DE10084279B3

DE10084279B3 - Verfahren zur Herstellung eines Wechselrelais

Info

Publication number: DE10084279B3
Application number: DE10084279T
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Saso; Noboru Fuji
Original assignee: Takamisawa Electric Co Ltd
Current assignee: Takamisawa Electric Co Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: WO2001048778A1; JP5078947B2; DE10084279T1; JP4357147B2; JP2009212094A; US6670871B1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Wechselrelais (10) mit einer Basis (12); einem Elektromagneten (14), der in der Basis (12) eingearbeitet ist; einem Dauermagneten (16), der in Verbindung mit dem Elektromagneten (14) bereitgestellt ist; einem Anker (22), der schwenkbar auf der Basis (12) gestützt ist, und der ein Paar von Stoßflächen (20) aufweist, die in gegenüberliegenden Endregionen mit einem Abstand zu einem Drehzentrum (22a) angeordnet sind, die jeweils einem Paar von Kernpolflächen (18) des Elektromagneten (14) gegenüberliegen und an dieses anstoßen können; mindestens einer elektrisch leitfähigen Blattfeder (24), die zusammen mit dem Anker (22) auf der Basis (12) schwenkbar ist; einer Mehrzahl von bewegbaren Kontakten (26), die auf gegenüberliegenden Enden von jeder der mindestens einen elektrisch leitenden Blattfeder (24) bereitgestellt sind; und einer Mehrzahl von festen Kontakten (28), die sicher auf der Basis (12) angeordnet sind, wobei die festen Kontakte (28) jeweils den bewegbaren Kontakten (26) gegenüberliegen und mit diesen in Kontakt...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wechselrelais vom Drehankertyp.
Technischer Hintergrund
Relais sind beispielsweise bekannt aus JP 07-335108 A , JP 05-079851 U , JP 05-41049 U , JP 06-111700 A , JP 09-139166 A und JP 11-260231 A .
Ein Wechselrelais mit einer Basis, einem Elektromagneten, der in die Basis eingearbeitet ist, einem Dauermagneten, der in Verbindung mit dem Elektromagneten bereitgestellt ist, einem Anker, der schwenkbar auf der Basis gehalten ist, wobei der Anker ein Paar von Stoßflächen in gegenüberliegenden Endregionen mit einem Abstand von dem Drehzentrum des Ankers aufweist, die einem Paar von Kernpolflächen des Elektromagneten gegenüberliegen und an diese anstoßen können, mindestens einer elektrisch leitenden Blattfeder, die zusammen mit dem Anker auf der Basis schwenkbar ist, bewegbaren Kontakten, die auf den gegenüberliegenden Enden jeder der mindestens einen leitenden Blattfeder bereitgestellt sind, und einer Mehrzahl von festen Kontakten, die fest auf der Basis angeordnet sind, um den entsprechenden bewegbaren Kontakten gegenüberzuliegen und mit diesen in Kontakt zu treten, ist als Wechselrelais vom Drehankertyp bekannt. Im allgemeinen weist dieser Typ von Wechselrelais Vorteile in Bezug auf eine größere Empfindlichkeit, kürzere Betriebszeit, etc. auf, verglichen mit einem nichtpolarisierten Relais, genauso wie eine einfache Reduzierbarkeit der Größe und des Leistungsverbrauchs, so dass in vergangenen Jahren diese vermehrt in verschiedenen Informationsverarbeitungsapparaten verwendet wurden, wie etwa in Modems und Faxgeräten in Büros und Zuhause, die ausgelegt sind, um mit Telekommunikationskanälen oder elektrischen Kommunikationsleitungen verbunden zu werden.
Wenn eine mit einem Kommunikationskanal verbindbare Einrichtung mit einem Telekommunikationskanal, zum Beispiel einer Telefonschaltung, verbunden wird, wird gefordert, daß Schaltungen (eine Leistungsschaltung, eine Signalschaltung) der verbindbaren Einrichtung von dem Telekommunikationskanal mit ausreichenden Abmessungen zur Isolation, also einem ausreichenden Isolationsabstand, wie für jeweils verwendete Spannungen in dem internationalen Standard IEC60950 vorgeschrieben. Üblicherweise werden bestimmte Maßnahmen getroffen, um derartige vorgeschriebenen Isolationsabstände, sicherzustellen, wobei ein nichtpolarisiertes Relais mit einem relativ großen Arbeits- oder Ruhekontaktabstand (das ist ein maximaler Abstand zwischen Kontakten während der Bewegung eines Ankers) als ein Relais gewählt wird, das in der mit einem Telekommunikationskanal verbindbaren Einrichtung angeordnet ist, oder wobei ein Übertrager zwischen der Schaltung der verbindbaren Einrichtung und dem Telekommunikationskanal angeordnet ist.
Die oben beschriebenen herkömmlichen Maßnahmen für Isolationseigenschaften, die die Anforderungen nach IEC60950 erfüllen, weisen vom Standpunkt der Größenreduzierung und der Reduzierung des Leistungsverbrauchs einige Probleme auf, die es zu lösen gilt. Erstens weist im Falle der Anordnung eines nichtpolarisierten Relais in der verbindbaren Einrichtung, das nichtpolarisierte Relais einen langen Ankerhub auf, und folglich hat das darauf basierende Endprodukt relativ große äußere Abmessungen, die eine Größenreduzierung und eine Reduzierung des Leistungsverbrauchs der verbindbaren Einrichtung verhindern. Andererseits, wenn ein oben beschriebenes Wechselrelais mit geringem Leistungsverbrauch in der mit einem Telekommunikationskanal verbindbaren Einrichtung verwendet wird, hat das Wechselrelais im allgemeinen einen relativ kleinen Arbeits- oder Ruhekontaktabstand, was die Bereitstellung eines Transformators erforderlich machen würde, der in der verbindbaren Einrichtung angeordnet wird, um zwischen einer Schaltung der verbindbaren Einrichtung und dem Telekommunikationskanal angeordnet zu sein, um so die Anforderungen nach IEC60950 zu erfüllen. Selbst wenn ein ausreichend kleines Wechselrelais verwendet wird, kann in diesem Fall das Vorhandensein des Übertragers folglich die Größenreduzierung der mit dem Telekommunikationskanal verbindbaren Einrichtung behindern.
Um die Anforderungen nach IEC60950 zu erfüllen, ist es für ein Relais, das in einer mit einem Telekommunikationskanal verbindbaren Einrichtung angeordnet wird, ferner wünschenswert, dass ausreichende Isolationsabstände nicht nur zwischen den Kontakten in einem geöffneten Zustand sichergestellt ist, sondern auch zum Beispiel zwischen einem Kontakt und einer Spule eines Elektromagneten, oder zwischen Kontakten, die Seite an Seite im Falle eines Relais vom Doppelschaltungstyp angeordnet sind. Besonders in einem Miniaturwechselrelais ist es schwierig, die Isolationsabstände zwischen den verschiedenen oben beschriebenen Komponenten sicherzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Wechselrelais, das durch seine eigene Struktur ausreichende Isolationsabstände sicherstellen kann, um die Anforderungen nach IEC60950 zu erfüllen, wenn es in einer mit einem Telekommunikationskanalverbindbaren Einrichtung angeordnet wird.
Zur Lösung der oben genannten Aufgaben liefert die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wechselrelais mit einem Anker, mit Bereitstellen einer magnetischen Platte, die eine flache erste Oberfläche aufweist, und eine zweite Oberfläche mit einem flachen Hauptflächenbereich parallel zur ersten Oberfläche und einem geneigten Flächenbereich, der den flachen Hauptflächenbereich unter einem stumpfen Winkel kreuzt, und sich in einer Richtung erstreckt, die sich der ersten Oberfläche nähert; Bilden einer nichtmagnetischen Schicht mit gleichförmiger Dicke auf der ersten Oberfläche der magnetischen Platte in einer Region, die dem geneigten Flächenbereich gegenüberliegend lokalisiert ist; Anordnen der zweiten Oberfläche der magnetischen Platte einer flachen Trägerebene gegenüberliegend, und Plazieren der magnetischen Platte sicher auf der Trägerebene; Pressen einer Region der ersten Oberfläche mit der nichtmagnetischen Schicht, um die magnetische Platte zu deformieren, während die gleichförmige Dicke der nichtmagnetischen Schicht aufrechterhalten bleibt, bis eine Oberfläche der nichtmagnetischen Schicht eine Spiegelbildform des geneigten Flächenbereichs zeigt, der in der zweiten Oberfläche bereitgestellt ist, und der geneigte Flächenbereich in eine mit dem flachen Hauptflächenbereich gemeinsame Ebene verschoben ist; und Bilden des Ankers aus der magnetischen Platte, die eine Region der nichtmagnetischen Schicht aufweist, die auf jeder des Paars von Stoßflächen angeordnet ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die oben genannten und andere Aufgabe, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klarer. Es zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Wechselrelais gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die ein oberes Plattenelement auf einer Basis in dem Wechselrelais nach 1 zeigt;
3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die einen Elektromagneten in dem Wechselrelais nach 1 zeigt;
4 eine vertikale Querschnittsansicht, die den Elektromagneten nach 3 zeigt;
5 eine Draufsicht, die den Elektromagneten nach 3 zeigt;
6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die ein Bauteil eines Ankers zeigt, und eine elektrisch leitende Blattfeder in dem Wechselrelais nach 1;
7 eine Draufsicht, die das Bauteil nach 6 zeigt;
8A eine schematische Frontansicht, die die Position eines Ankers zeigt, wenn die Kontakte geöffnet sind, in einem herkömmlichen Wechselrelais;
8B eine schematische Frontansicht, die die Position eines Ankers zeigt, wenn die Kontakte geöffnet sind, in dem Wechselrelais nach 1;
8C eine schematische Frontansicht, die die Position eines Ankers zeigt, wenn die Kontakte geschlossen sind, in dem Wechselrelais nach 1;
9A eine vergrößerte Ansicht, die eine Konfiguration eines Aneinanderstossens zwischen dem in 8C gezeigten Ankers und einem Kern zeigt;
9B eine vergrößerte Ansicht, die eine unerwünschte Konfiguration eines Aneinanderstossens zwischen einem Anker und einem Kern zeigt;
10 eine vergrößerte Ansicht, die die Endregion des Ankers nach 6 zeigt;
11A eine schematische Frontansicht, die eine Stufe vor dem Pressen verdeutlicht, in einem Prozeß zur Herstellung des Ankers nach 9A;
11B eine schematische Frontansicht, die eine Stufe nach dem Pressen verdeutlicht, in einem Prozeß zur Herstellung des Ankers nach 9A;
12 eine Querschnittsansicht, die den gesamten Aufbau des Wechselrelais nach 1 zeigt;
13 eine schematische Ansicht, die eine Modifikation einer Magnetschaltung in dem Wechselrelais nach 1 zeigt;
14 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XIV-XIV in 15, die ein Bauteil der Basis und des Elektromagneten in dem Wechselrelais nach 1 zeigt;
15 eine Querschnittsansicht, die ein Bauteil nach 14 zeigt, entlang einer Linie XV-XV;
16 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die ein Bodenplattenelement der Basis in dem Wechselrelais nach 1 zeigt;
17 eine Querschnittsansicht, die das Bauteil nach 14 entlang einer Linie XVII-XVII zeigt;
18 eine Draufsicht von unten, die das Bauteil nach 14 zeigt;
19A eine schematische Ansicht, die eine indirekte isolierende Wandstruktur zwischen dem Kontakt und der Spule in dem Wechselrelais nach 1 zeigt;
19B zeigt eine schematische Ansicht einer indirekten isolierenden Grabenstruktur zwischen dem Kontakt und der Spule in dem Wechselrelais nach 1;
20 ein schematisches Schaltdiagramm, das den Aufbau eines Informationsverarbeitungsapparats gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
21 ein schematisches Schaltdiagramm, das die Konstruktion eines Informationsverarbeitungsapparats gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Beste Ausführungsformen der Erfindung
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche oder ähnliche Komponenten mit gemeinsamen Bezugsziffern gekennzeichnet.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen zeigt 1 ein Wechselrelais 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Wechselrelais 10 gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist eine Drehankerkonstruktion von geringer Größe und vom Niederenergieverbrauchtyp auf, die in einem Informationsverarbeitungsapparat verwendet werden kann, wie etwa in einem Modem oder einem Faxgerät, die ausgelegt sind, um mit einem Telekommunikationskanal verbunden zu werden.
Wie in 1 gezeigt, enthält das Wechselrelais 10 eine Basis 12, einen Elektromagneten 14, der in die Basis 12 eingebracht ist, einen Dauermagneten 16, der in Verbindung mit dem Elektromagneten 14 bereitgestellt ist, einen Anker 22, der schwenkbar wie eine Schaukel auf der Basis 12 gelagert ist, wobei der Anker ein Paar von Stoßflächen 20 aufweist, die in gegenüberliegenden Endregionen mit einem Abstand zum Drehzentrum des Ankers angeordnet sind, die einem Paar von Kernpolflächen 18 des Elektromagneten 14 jeweils gegenüberliegen und an diese anstoßen können, zwei elektrisch leitende Blattfedern 24, die zusammen mit dem Anker 22 auf der Basis 12 schwenkbar sind, bewegbaren Kontakten 26, die auf gegenüberliegenden Enden jeder der leitenden Blattfedern 24 angeordnet sind, und einer Mehrzahl von festen Kontakten 28, die fest auf der Basis 12 angeordnet sind, wobei die festen Kontakte jeweils den bewegbaren Kontakten 26 gegenüberliegen und mit diesen in Kontakt treten können.
Die Basis 12 enthält ein oberes Plattenelement 30 und ein Bodenplattenelement 32, die jeweils als elektrisch isolierendes harzartiges Formstück ausgebildet sind, und die miteinander kombiniert sind. Der Elektromagnet 14 ist sicher in dem Innenraum enthalten, der durch das obere Plattenelement 30 und das Bodenplattenelement 32 definiert wird. Das obere Plattenelement 30 der Basis 12 ist ein im allgemeinen rechteckiges quaderförmiges Teilgehäuse zur Abdeckung hauptsächlich des oberen Bereichs des Elektromagneten 14. Das obere Plattenelement ist in den länglichen gegenüberliegenden Endregionen in deren oberen Seite mit einem Paar von Öffnungen 34 bereitgestellt, die durch dieses hindurchtreten, um ein Paar von Kernpolflächen 18 des Elektromagneten 14 zu empfangen und freizulegen, und im Mittelbereich deren oberen Seite mit zwei Stützen 36, die von diesem integriert vorstehen, um eine schwenkbare Hebelunterlage für den Anker 32 bereitzustellen. Das Bodenplattenelement 32 der Basis 12 ist ein im allgemeinen rechteckiges quaderförmiges Teilgehäuse zur Abdeckung hauptsächlich des unteren Bereichs des Elektromagneten 14.
Ferner sind auf der oberen Seite des oberen Plattenelements 30 ein Paar von festen Kontakten 28, die an longitudinalen gegenüberliegenden Enden positioniert sind, und ein gemeinsamer Kontakt 38, der im allgemeinen an einem Mittelpunkt zwischen den festen Kontakten 28 positioniert ist, bereitgestellt, um entlang jedes der Seitenränder, die sich in Längsrichtung erstrecken, ausgerichtet zu sein, und um voneinander isoliert zu sein. Wie deutlich in 2 gezeigt, sind die festen Kontakte 28 und die gemeinsamen Kontakte 38 symmetrisch in Bezug auf eine obere Seitenmittellinie 30a angeordnet, die die Öffnungen 34 miteinander verbindet, und bilden folglich einen Arbeitskontakt 28a, einen Ruhekontakt 28b und einen gemeinsamen Kontakt 38 auf jeder Seite der Mittellinie 30a. Folglich weist das Wechselrelais 10 die Struktur eines Doppelschaltungsrelais auf.
Jeder feste Kontakt 28 und jeder gemeinsame Kontakt 38 wird jeweils auf einem Ende eines festen Anschlusses 40 und eines gemeinsamen Anschlusses 42 getragen, wobei die Anschlüsse unabhängig voneinander sind. Die festen Anschlüsse 40 und die gemeinsamen Anschlüsse 42 sind in das obere Plattenelement 30 integriert und fest eingebaut, indem sie zum Beispiel als Einsätze in einer Gußform (nicht gezeigt) während des Formens des oberen Plattenelements 30 angeordnet werden. Jeder feste Anschluß 40 und jeder gemeinsame Anschluß 42 ist mit Füßen 40a, 42a ausgebildet, die sich von jeder Querseite des oberen Plattenelements 30 nach unten erstrecken. Weiter ist ein Paar von Spuleanschlüssen 44, die mit der Spule des Elektromagneten 14, wie später beschrieben, verbunden sind, in dem oberen Plattenelement 30 integriert und fest eingebaut, zum Beispiel durch einen Einsatzformprozeß. Jeder Spuleanschluß 44 ist mit einem Fuß 44a bereitgestellt, der sich von dem oberen Plattenelement 30 nach unten erstreckt. Die Füße 40a, 42a und 44a des festen Anschlusses 40, des gemeinsamen Anschlusses 42 und des Spuleanschlusses 44 sind im wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
Der Elektromagnet 14 enthält einen Eisenkern 46, eine Wicklung 48, die auf den Kern 46 aufgebracht ist, um ein Paar von Kernpolflächen 18 freizulegen, und eine Spule 50, die auf der Wicklung 48 gewickelt ist. Wie in den 3 bis 5 gezeigt, enthält der Kern 46 einen Basisbereich 46a mit einer im allgemeinen rechteckigen Plattenform, und ein Paar von Seitenbereichen 46b, die sich integriert von den longitudinalen gegenüberliegenden Enden des Basisbereichs 46a in einer Richtung im allgemeinen senkrecht zum Basisbereich 46a erstrecken, wobei die Kernpolflächen 18 jeweils auf den Endoberflächen der Seitenbereiche 46b gebildet sind. Der Kern 46 kann zum Beispiel gebildet werden, indem eine magnetische Stahlplatte in eine vorbestimmte Form gestanzt wird, und indem anschließend das gestanzte Material in eine U-Form gebogen wird.
Die Wicklung 48 ist ein elektrisch isolierendes harzartiges Formstück, und integriert und fest auf den Kern 46 aufgebracht, indem zum Beispiel der Kern 46 als Einsatz in einer Gußform (nicht gezeigt) während des Formens der Wicklung angeordnet wird. Die Wicklung 48 enthält integriert einen Zwischenbereich 48a zur Abdeckung des größten Teils des Basisbereichs 46a des Kerns 46, ein Paar von Endbereichen 48b zur Abdeckung des größten Teils der Seitenbereiche 46b des Kerns 46, und ein Paar von Flanchbereichen 48c, die in Zwischenverbindungsbereichen zwischen dem Zwischenbereich 48a und den Endbereichen 48b gebildet sind. Die Spule 50 ist auf den Zwischenbereich 48a der Wicklung 48 gewickelt, in einer symmetrischen Anordnung bezüglich einer Mittellinie 46c, die sich in einer Querrichtung des Kerns 46 erstreckt, und sicher zwischen den Flanchbereichen 48c gehalten. Die Seitenbereiche 46b des Kerns 46 erstrecken sich durch die Endbereiche 48b der Wicklung 48, um von diesen nach oben vorzustehen, so daß das Paar von Kernpolflächen 18 symmetrisch in einer gleichen gedachten Ebene in Bezug auf die Mittellinie 46c des Kerns 46 angeordnet ist.
Ferner ist ein Paar von Anschlossen 52 (3), die mit der Spule 50 verbunden sind, integriert bereitgestellt, zum Beispiel durch einen Einsatzformprozeß in einem Endbereich 48b der Wicklung 48. Die Anschlüsse 52 sind, zum Beispiel durch einen Schweißprozeß mit dem Paar von Spuleanschlüssen 44 fest verbunden, die in dem oberen Plattenelement 30 gebildet sind, wenn der Elektromagnet 14 in einem Raum zwischen dem oberen Plattenelement 30 und dem Bodenplattenelement 32 der Basis 12 untergebracht ist.
Der Anker 22 ist ein flaches plattenförmiges Element, das zum Beispiel durch Ausstanzen einer magnetischen Stahlplatte in eine vorbestimmte Form gebildet wird, und ist mit Stoßflächen 20 bereitgestellt, die jeweils in longitudinalen gegenüberliegenden Endregionen in einer Oberfläche des Ankers (einer unteren Oberfläche in 1) gebildet sind. Wie in den 6 und 7 gezeigt, weist der Anker 22 eine symmetrische Form bezüglich eines Drehzentrums 22a auf, das an einer Längsmitte des Ankers lokalisiert ist, und er ist an der Zwischenregion 22b, die zwischen den Stoßflächen 20 definiert ist, in ein isolierendes Element 54 eingebettet, das gleichermaßen eine symmetrische Form aufweist. Der Anker 22 ist integriert mit den zwei leitfähigen Blattfedern 24 über das isolierende Element 54 in einer gegenseitig isolierten Bedingung gekoppelt.
Das isolierende Element 54 ist ein elektrisch isolierendes harzartiges Formstück und integriert und fest auf dem Anker 22 und den zwei leitfähigen Blattfedern 24 aufgebracht, indem zum Beispiel der Anker 22 und die leitfähigen Blattfedern 24 als Einsätze in einer Gußform (nicht gezeigt) angeordnet werden, während das isolierende Element geformt wird. Ein rechteckiges Durchgangsloch 56, das einen Dauermagneten 16 aufnehmen kann, ist in dem isolierenden Element 54 an der Mine der Bodenfläche 54a gebildet, dem oberen Plattenelement 30 der Basis 12 gegenüberliegen. Der Dauermagnet 16 in der Form einer im allgemeinen rechteckigen Platte ist in Richtung der Dicke magnetisiert, um unterschiedliche Pole für dessen obere und untere Fläche bereitzustellen, und er ist sicher aufgrund seiner eigenen magnetischen Anziehungskraft mit dem Mittelbereich des Ankers 22, der innerhalb des Durchgangslochs 56 des isolierenden Elements 54 freigelegt ist, angebracht. Das isolierende Element 54 ist ferner an dessen Längsmitte an beiden Querseiten des Durchgangslochs 56 mit einem Paar von Sitzen 58 bereitgestellt, zur jeweiligen Aufnahme eines Paars von Stützen 36, die auf dem oberen Plattenelement 30 der Basis 12 vorstehen. Folglich deckt sich eine Linie, die die Sitze 58 verbindet, im wesentlichen mit dem Drehzentrum 22a des Ankers 22.
Obwohl in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Dauermagnet 16 konstruiert ist, um zusammen mit dem Anker 22 zu schwenken oder zu rotieren, wie oben beschrieben, ist die Erfindung nicht auf diesen Aufbau begrenzt, und es ist ebenfalls möglich, den Aufbau zu wählen, bei dem ein Dauermagnet fest auf dem oberen Plattenelement 30 der Basis 12 plaziert ist. In dieser Anordnung ist der Dauermagnet in einer Längsrichtung magnetisiert, um den Längsmittelbereich mit einem Pol bereitzustellen, der von den Polen der longitudinalen gegenüberliegenden Endbereiche verschieden ist, die benachbart zu den Kernpolflächen 18 lokalisiert sind.
Jede leitfähige Blattfeder 24 ist ein dünnes Blattelement, das zum Beispiel durch Ausstanzen einer Kupferplatte in eine vorbestimmte Form gebildet wird, und tragt die bewegbaren Kontakte 26 jeweils auf ersten Oberflächen (untere Oberflächen in 6) der bewegbaren Federbereiche 60, die an longitudinalen gegenüberliegenden Enden der Blattfeder gebildet sind. Die bewegbaren Kontakte 26 bilden Arbeitskontakte 26a und Ruhekontakte 26b, die jeweils zu den Arbeitskontakten 28a und den Ruhekontakten 28b der festen Kontakte 28 korrespondieren, die auf dem oberen Plattenelement 30 der Basis 12 (7) bereitgestellt sind. Jeder bewegbare Federbereich 60 ist in einer Gabelform geformt, um einen gewünschten Kontaktdruck zu erhalten, wenn die Kontakte geschlossen sind. Jede leitfähige Blattfeder 24 ist im wesentlichen in das isolierende Element 54 in einem Zwischenbereich zwischen dem bewegbaren Blattbereichen 60 an den gegenüberliegenden Enden eingebettet. Folglich sind die leitfähigen Blattfedern 24 in Bezug auf die Mittellinie 22c symmetrisch angeordnet, die die Stoßflächen des Ankers 22 verbindet, und Seite an Seite angeordnet, um von dem Anker 22 seitlich beabstandet zu sein.
Ein Drehbefestigungsfederbereich 62 ist integriert mit jeder leitfähigen Blattfeder 24 an der Mitte des Zwischenbereichs verbunden, um sich seitlich von dem isolierenden Element 54 entlang des Drehzentrums 22a des Ankers 22 zu erstrecken. Jeder Drehbefestigungsfederbereich 62 erstreckt sich in U-Form zu dem Arbeitskontakt 26a in Beziehung zu dem Drehzentrum 22a, und endet auf der Seite des Ruhekontakts 26b. Der Drehbefestigungsfederbereich ist an einem distalen Ende 62a mit dem gemeinsamen Kontakt 38 befestigt, der auf dem oberen Plattenelement 30 der Basis 12 zum Beispiel durch einen Schweißprozeß bereitgestellt ist.
Auf diese Weise sind der Anker 22 und die zwei leitfähigen Blattfedern 24, die durch das isolierende Element 54 integriert sind, mit der Basis 12 kombiniert, die die oben beschriebene zusammengebaute Struktur aufweist und den Elektromagneten 14 enthält, indem das Paar von Sitzen 58, das auf der Bodenoberfläche 54a des isolierenden Elements 54 gebildet ist, auf dem Paar von Stützen 36 befestigt wird, die auf dem oberen Plattenelement 30 der Basis 12 vorsteht, und durch Befestigen der distalen Enden 62a der Drehbefestigungsfederbereiche 62 der leitfähigen Blattfedern 24 mit den zwei gemeinsamen Kontakten 38, die auf dem oberen Plattenelement 30 bereitgestellt sind. In dieser Anordnung sind die bewegbaren Kontakte 26, die an gegenüberliegenden Enden jeder leitfähigen Blattfeder 24 gebildet sind, gegenüber den entsprechenden festen Kontakten 28 angeordnet, die auf dem oberen Plattenelement 30 der Basis 12 bereitgestellt sind. Durch die Wechselwirkung des magnetischen Flusses des Elektromagneten 14 und des magnetischen Flusses des Dauermagneten 16 schwenken oder rotieren der Anker 22 und die zwei leitfähigen Blattfedern 24 zusammen, so daß die Arbeitskontakte 26a, 28a und die Ruhekontakte 26b, 28b gemäß der Rotation selektiv geöffnet oder geschlossen werden. In dieser Beziehung dienen die leitfähigen Blattfedern 24 zur selektiven Verbindung des entsprechenden festen Arbeitskontakts 28a oder festen Ruhekontakts 28b mit dem gemeinsamen Kontakt 30 und zur Vorspannung des Ankers 22 und der leitfähigen Blattfedern 24 in Richtung einer Ruheseite durch die jeweiligen Drehbefestigungsfederbereiche 62. Eine derart aufgebaute Relaisbaugruppe wird dann in ein Außengehäuse 64, wie in 1 gezeigt, eingebracht, und ein Spalt, der an der Unterseite des Gehäuses 64 gebildet wird, wird versiegelt, so daß das Wechselrelais 10 vervollständigt ist.
Das Wechselrelais 10 gemäß der Erfindung hat im wesentlichen einen charakteristischen Aufbau zur Sicherstellung ausreichender Abmessungen zur Isolation, also eines ausreichenden Isolationsabstandes, der die Anforderungen nach IEC60950, wie oben beschrieben, erfüllt, wenn es in einem Informationsverarbeitungsapparat verwendet wird, der ausgelegt ist, um mit einem Telekommunikationskanal verbunden zu werden, wie etwa mit einem Modem oder einem Faxgerät.
Der Abschnitt 2.10.3.2 von IEC60950 (1999) schreibt vor, daß Abmessungen zur Isolation, die zwischen Schaltungen erforderlich ist, von 1 mm und mehr sichergestellt sein sollen, für eine herkömmliche Wechselversorgungsspannung von 150 V oder weniger, während 2 mm und mehr sichergestellt sein sollen für eine herkömmliche Wechselversorgungsspannung von über 150 V und nicht größer als 300 V. Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist das Wechselrelais 10 in einer derartigen Weise aufgebaut, daß ein maximaler Abstand zwischen dem bewegbaren Kontakt 26 und dem festen Kontakt 28, die miteinander in Kontakt kommen können (also ein Öffnungskontaktabstand) 1 mm und mehr während der Bewegung des Ankers 22 ist. Üblicherweise ist in einem kleinen Wechselrelais vom Niederenergieverbrauchtyp, das eine Drehankerstruktur aufweist, ein Öffnungskontaktabstand in der Größenordnung von 0,3 mm bis 0,5 mm gehalten. Andererseits ist das Wechselrelais 10 gemäß der Erfindung in der Lage, den Öffnungskontaktabstand von 1 mm und mehr sicherzustellen, während dessen Eigenschaften bezüglich einer kleinen Größe und geringem Leistungsverbrauch aufrechterhalten bleibt, indem verschiedene charakteristische Konstruktionen ausgewählt werden, wie im folgenden beschrieben.
Um die Isolationsabstände, die zwischen geöffneten oder ruhenden Kontakten erforderlich sind, zu vergrößern, hat das Wechselrelais 10 Eigenschaften, wobei der Hub (also der Drehwinkel) des Ankers 22 vergrößert wird, verglichen mit einem herkömmlichen Wechselrelais, während die Dicke (also die Abmessung einer Schwenkrichtung) von gegenüberliegenden Endregionen des plattenförmigen Ankers 22 allmählich in Richtung der longitudinalen Enden des Ankers 22 abnimmt, so daß beide der Paare von Stoßflächen 20 des Ankers 22 als geneigte Oberflächen bezüglich einer Hauptebene 22d (8B) gebildet sind. Andererseits hat das Paar von Kernpolflächen 18 des Elektromagneten 14 eine Form, wie sie aus einer magnetischen Stahlplatte ausgestanzt wird, und folglich sind sie als horizontale Flächen im wesentlichen parallel zu der Hauptebene 22d des Ankers 22 gebildet, der in einer ausbalancierten Stellung lokalisiert ist. Wie später beschrieben, wird die Stoßfläche 20 als geneigte Oberfläche gebildet, um den Winkel zwischen gegenüberliegenden Oberflächen so weit wie möglich zu reduzieren, wenn sie aneinander anstoßen oder die Kernpolfläche 18 kontaktieren.
Wie schematisch in den 8A bis 8C gezeigt, wird als ein Ergebnis der Vergrößerung des Hubs T des Ankers 22 zum Beispiel ein räumlicher Abstand zwischen dem bewegbaren Arbeitskontakt 26a und dem festen Arbeitskontakt 28a erhöht, verglichen mit einem herkömmlichen Wechselrelais (8A), wenn der Anker 22 nicht betrieben ist (also wenn die Ruhekontakte geschlossen sind), so daß ausreichende Isolationsabstände sichergestellt werden können (8B). Obwohl nicht gezeigt, wird auf ähnliche Weise der räumliche Abstand zwischen dem bewegbaren Ruhekontakt 26b und dem festen Ruhekontakt 28b vergrößert, wenn der Anker 22 betrieben wird (also wenn die Arbeitskontakte geschlossen sind). In dieser Beziehung ist, wie in 8C gezeigt, jede Stoßfläche 20 des Ankers 22 als geneigte Oberfläche gebildet, um den Winkel zwischen gegenüberliegenden Oberflächen soweit wie möglich zu reduzieren, wenn diese an die Kernpolfläche 18 anstoßen, so daß die Abmessung eines Spalts, der zwischen der Stoßfläche 20 und der Kernpolfläche 18 definiert ist, soweit wie möglich reduziert wird, wenn der bewegbare Arbeitskontakt 26a und der feste Arbeitskontakt 28a geschlossen sind. Obwohl der Hub T des Ankers 22 vergrößert ist, wird als ein Ergebnis ein magnetischer Widerstand reduziert, wenn die Arbeitskontakte geschlossen sind, und eine Verringerung einer magnetischen Anziehungskraft wird dadurch verhindert. Ebenfalls wird bei diesem Aufbau die Dicke der gegenüberliegenden Endregionen des Ankers 22 allmählich reduziert, so daß die Verringerung einer magnetischen Anziehungskraft, die durch den Elektromagneten 14 erzeugt wird, für den Betrieb des Ankers 22 auf einem Minimum gehalten wird.
Ferner ist der Anker 22 derart konstruiert, daß die Beziehung α ≤ β gilt, wobei α der Neigungswinkel jeder Stoßfläche 20 in Bezug auf die Hauptebene 22d des Ankers 22 (8B) ist, und β der Winkel zwischen der Hauptebene 22d des Ankers 22 und jeder Kernpolfläche 18, wenn sie aneinander anstoßen (8C). Mit dieser Abmessungsbeziehung durchläuft der Anker 22 während seiner Schwenkbewegung immer eine Position, bei der jede der Stoßflächen 20 der entsprechenden Kernpolfläche 18 parallel zueinander gegenüberliegt. Da die Position, in der die Stoßfläche 20 der Kernpolfläche 18 parallel gegenüberliegt, die effektivste Position ist, bei der die magnetische Anziehungskraft gleichmäßig über die gesamte Stoßfläche 20 wirkt, ist sichergestellt, durch Realisierung der oben genannten Stoßbeziehung, daß der Anker 22 immer diese effizienteste Stellung durchlauft, und folglich stabil arbeitet.
Wenn der Anker 22 an die Kernpolfläche 18 anstößt oder kontaktiert, stößt auch bei diesem Aufbau die Stoßfläche 20, wie in 9A gezeigt, mindestens an den äußeren Randbereich 18a der Kernpolfläche 18 in Bezug auf das Drehzentrum 22a. Als ein Ergebnis erreicht ein magnetischer Fluß eine Region nahe dem Ende des Ankers 22, während die Stoßfläche 20 des Ankers 22 die Kernpolfläche 18 kontaktiert, so daß es ebenfalls möglich ist, effizient eine magnetische Anziehungskraft über die gesamte Stoßfläche 20 zu erzeugen. Im Gegensatz dazu erreicht in dem Fall, bei dem die Stoßfläche 20 an den inneren Randbereich 18b der Kernpolfläche 18 anstößt, wie in 9B gezeigt, ein magnetischer Fluß nicht die Endregion des Ankers 22, so daß es schwierig ist, eine magnetische Anziehungskraft effizient über der gesamten Stoßfläche 20 zu erzeugen.
Ferner ist es in der oben genannten Konstruktion möglich, die Position der entsprechenden Kernpolfläche 18 näher zu der Stoßfläche 20 zu bringen, verglichen mit dem Fall, bei dem die Stoßfläche parallel zu der Hauptebene 22d gebildet ist (wie in 8C durch eine gestrichelte Linie gezeigt), da die Stoßfläche 20 des Ankers als geneigte Oberfläche gebildet ist. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Vergrößerung der Gesamthöhe des Endprodukts des Wechselrelais 10 minimal zu halten, aufgrund der Vergrößerung des Hubs T des Ankers 22.
Die Stoßfläche 20 des Ankers 22 kann zum Beispiel durch einen Formprozeß als geneigte Oberfläche mit einem gewünschten Winkel α gebildet werden. Anstelle oder zusätzlich zu der Bildung der Stoßfläche 20 als geneigte Oberfläche, kann die Kernpolfläche 18 des Elektromagneten 14 nachbearbeitet werden, um als geneigte Oberfläche gebildet zu werden, die in Bezug zur Hauptebene 22d des Ankers 22 geneigt ist, der in der ausbalancierten Stellung ist. In diesem Fall weist die Struktur ebenfalls einen Vorteil dahingehend auf, daß der Winkel zwischen gegenüberliegenden Flächen soweit wie möglich reduziert ist, wenn die Stoßfläche die Kernpolfläche kontaktiert, und daß der Anker 22 während seiner Schwenkbewegung eine Position durchläuft, bei der die Stoßfläche 20 der entsprechenden Kernpolfläche 18 parallel gegenüberliegt.
Wenn das Wechselrelais 10 als ein Selbstrücksetzrelais aufgebaut ist, das bei einer Nichtanregung des Elektromagneten 14 automatisch von einem Arbeitskontakt-Zustand in einen Ruhekontakt-Zustand übergeht, ist es notwendig, es derart zu konstruieren, daß eine magnetische Anziehungskraft, die durch den Dauermagneten 16 zwischen den Kernpolflächen 18 des Elektromagneten 14 und den Stoßflächen 20 des Ankers 22 ausgeübt wird, wenn eine magnetomotorische Kraft 0 A ist, auf der Arbeitsseite kleiner ist als auf der Ruheseite. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wie in 10 gezeigt, eine nichtmagnetische Schicht 66 auf der Stoßfläche 20 auf der Arbeitsseite des Ankers 22 zu bilden. Die nichtmagnetische Schicht 66 kann zum Beispiel durch Schweißen eines nichtmagnetischen Materials, wie etwa Kupfer oder rostfreiem Stahl, auf die Oberfläche des Ankers 22 gebildet werden.
Bei dem oben genannten Aufbau ist es wünschenswert, die nichtmagnetische Schicht 66 mit einer gleichförmigen Dicke über der gesamten Stoßfläche 20 des Ankers 22 zu bilden, um die magnetische Anziehungskraft auf der Arbeitsseite genau einzustellen. Falls jedoch die Stoßfläche 20 des Ankers 22 in eine geneigte Oberfläche gebildet ist, durch ein Pressverfahren, wie oben beschrieben, nach der Bildung der nichtmagnetischen Schicht 66 auf der Stoßfläche 20, würde auch die Dicke der nichtmagnetischen Schicht 66 allmählich in Richtung des longitudinalen Endes des Ankers 22 dünner werden. Falls alternativ die nichtmagnetische Schicht 66 nachbearbeitet wird, um auf die Stoßfläche 20 als geneigte Oberfläche geschweißt zu werden, könnte ein Schweißfehler auftreten, der eine stabile Bildung schwierig gestaltet.
In dem Wechselrelais 10 wird somit der Anker 22 durch folgendes charakteristisches Verfahren hergestellt. Wie in 11A gezeigt, wird zuerst eine magnetische Platte 69 bereitgestellt, die eine erste flache Oberfläche 67 enthält, und eine zweite Oberfläche 68, die aus einem flachen Hauptflächenbereich 68a besteht, parallel zur ersten Oberfläche 67, und aus einem geneigten Flächenbereich 68b, der den Hauptbereich 68a unter einem stumpfen Winkel kreuzt, und sich in einer Richtung erstreckt, um sich allmählich der ersten Oberfläche 67 zu nähern. Der geneigte Flächenbereich 68b der magnetischen Platte 69 ist zuvor mit einer Konstruktion (Abmessungen, Form, Winkel, etc.) bereitgestellt, um sich mit der Stoßfläche 20 des herzustellenden Ankers 22 zu decken. Die nichtmagnetische Schicht 66 mit einer gleichförmigen Dicke t wird dann in einer Region der ersten Oberfläche 67 der magnetischen Platte 69 gebildet, die auf der gegenüberliegenden Seite des geneigten Flächenbereichs 68b angeordnet ist.
Die zweite Oberfläche 68 der magnetischen Platte 69 ist orientiert, um einer flachen Trägeroberfläche S gegenüberzuliegen, und die magnetische Platte 69 ist fest auf der Trägerebene S fixiert. In dieser Bedingung wird die Region, die die nichtmagnetische Schicht 66 in der ersten Oberfläche enthält, mit einem Druck P gepreßt. Anschließend wird die magnetische Platte 69 verformt, bis eine gewünschte Oberflächenregion der nichtmagnetischen Schicht 66 die Spiegelbildform des geneigten Flächenbereichs 68b annimmt, der auf der zweiten Oberfläche 68 gebildet ist, und als ein Ergebnis verschiebt sich der geneigte Flächenbereich 68b in eine Ebene, die der des flachen Hauptflächenbereichs 68a gemeinsam ist. Während dieses Prozesses verschiebt die gepresste Region der magnetischen Platte 69 deren Material, ohne die eigene Dicke zu ändern, so daß die Dicke t der nichtmagnetischen Schicht 66 ebenfalls vollständig gleichförmig bleibt. Auf diese Weise wird eine geneigte Fläche, die die nichtmagnetische Schicht 66 mit einer gleichförmigen Dicke aufweist, auf der ersten Oberfläche 67 der magnetischen Platte 69 gebildet (11B). Da die Form der geneigten Fläche, die die nichtmagnetische Schicht 66 aufweist, sich mit der Form der Stoßfläche 20 des Ankers 22 deckt, wird der Anker 22, der die geneigte Stoßfläche 20 mit einer nichtmagnetischen Schicht 66 mit vollständig gleichförmiger Dicke enthält, hergestellt, indem der Überschußbereich der magnetischen Platte 69 entlang einer durchgezogenen Linie A abgetrennt wird.
Es werden jetzt die ungefähren Abmessungen verschiedener Komponenten in dem spezifischen Ausführungsbeispiel des oben beschriebenen Aufbaus aufgezählt. Bezugnehmend auf 12 ist der oben genannte Aufbau realisiert, wobei die longitudinale Gesamtlänge L des Ankers 22 17,8 mm (L = 17,8 mm) ist, der Abstand D zwischen dem Drehzentrum 22a des Ankers 22 und dem äußeren Randbereich 18a der Kernpolfläche 18 8,6 mm (D = 8,6 mm) ist, der Höhenunterschied H1 zwischen der Kernpolfläche 18 und dem Drehzentrum 22a 1,27 mm (H1 = 1,27 mm) ist, der Höhenunterschied H2 an einer Stelle, die 8,6 mm von dem Drehzentrum 22a beabstandet ist, zwischen der Stoßfläche 20 und der Hauptebene 22d 0,2 mm (H2 = 0,2 mm) ist, die Dicke t der nichtmagnetischen Schicht 66 in der Stoßfläche 20 auf der Arbeitsseite 1,0 mm (t = 1,0 mm) ist, und der Neigungswinkel α jeder Stoßfläche 20 ungefähr 7,7° (α = ungefähr 7,7°) ist. In dieser Anordnung schwenkt der Anker 22 um einen Winkel von ungefähr 9,9° um das Drehzentrum 22a, und jede Stoßfläche 20 kommt mit dem äußeren Randbereich 18a der entsprechenden Kernpolfläche 18 in Kontakt.
Als eine andere Maßnahme zum Aufbau des Wechselrelais 10 als Selbstrücksetzrelais, kann der Dauermagnet 16, der mit der unteren Oberfläche des Ankers 22 fixiert ist, an einer Position angeordnet sein, die in Bezug auf das Drehzentrum 22a zur Ruheseite versetzt ist, wie graphisch in 13 gezeigt. In dieser Anordnung ist ein magnetischer Fluß vom Dauermagneten 16 an der Kernpoloberfläche 18 auf der Ruheseite größer als an der Kernpolfläche 18 auf der Arbeitsseite, so daß es möglich ist, die magnetische Anziehungskraft auf der Arbeitsseite auf einen Pegel zu verringern, der kleiner ist als der auf der Ruheseite, während eine magnetomotorische Kraft 0 A ist. Dieser Aufbau kann anstelle oder zusätzlich zu dem oben beschriebenen Aufbau ausgewählt werden, wobei die nichtmagnetische Schicht 66 auf der Stoßfläche 20 gebildet ist.
Im Falle eines Wechselrelais 10 vom Doppelschaltungstyp ist es erforderlich, daß zwischen zwei leitfähigen Blattfedern 24, die Seite an Seite auf jeweils beiden Seiten des Ankers 22 angeordnet sind, ausreichende Isolationsabstände zwischen den bewegbaren Arbeitskontakten 26a sowie zwischen den bewegbaren Ruhekontakten 26b sichergestellt sind. Wenn der Hub des Ankers 22 vergrößert wird, um die Isolationsabstände, die zwischen den geöffneten Kontakten erforderlich sind, zu vergrößern, wie bereits beschrieben, ist es notwendig, eine relativ dünne und lange Mäanderform (7) bereitzustellen, um eine gewünschte Federkraft erzeugen zu können, für die Drehbefestigungsfeder 62 zum Vorspannen des Ankers 22 in Richtung der Ruheseite. Falls die Isolationsabstände sichergestellt werden sollen, wird in diesem Aufbau zwischen entsprechenden Kontakten, die Seite an Seite in zwei leitfähigen Blattfedern 24 speziell gegen den Kurzschluß durch den Anker 22 angeordnet sind, der seitliche Abstand zwischen dem Anker 22 und jeder leitfähigen Blattfeder 24 vergrößert. Aufgrund der Formen der Drehbefestigungsfedern 62, die seitlich in beide Seiten des Ankers 22 vorstehen, besteht folglich eine Gefahr der Vergrößerung der Gesamtabmessung in seitlicher Richtung des Wechselrelais 10.
Folglich wird das Wechselrelais 10 in einer derartigen Weise aufgebaut, wie in 7 gezeigt, daß das isolierende Element 54, das den Anker 22 und zwei leitfähige Blattfedern 24 integriert, ein Paar von Verlängerungen 70 enthält, die sich in Richtung der longitudinalen gegenüberliegenden Endregionen des Ankers 22 erstrecken, um so den größten Teil der Zwischenregion des Ankers 22 zu bedecken. Diese Verlängerungen 70 erstrecken sich von den longitudinalen gegenüberliegenden Endoberflächen 54b des isolierenden Elements 54, von dem die longitudinalen gegenüberliegenden Endoberflächen jeder leitfähigen Blattfeder 24 vorstehen, entlang des Zwischenbereichs 22b des Ankers 22, und dienen zur Vergrößerung der Isolationsabstände, als eine Kriechstrecke, die zwischen den longitudinalen Endregionen des Ankers 22 und der longitudinalen Endregionen jeder leitfähigen Blattfeder 24, die beide außerhalb des isolierenden Elements 54 freigelegt sind, erforderlich sind. Wie in der Zeichnung gezeigt, kann folglich jede leitfähige Blattfeder 24 in eine Form gebildet werden, so daß diese allmählich die Verlängerungen 70 des isolierenden Elements 54 bei einer Länge erreicht, innerhalb des Bereichs von dem bewegbaren Federbereich 60 an den gegenüberliegenden Enden zu den Endoberflächen 54b des isolierenden Elements 54. Somit ist jede leitfähige Blattfeder 24 angeordnet, um einen seitlichen Abstand zwischen den Proximalendbereichen 24a, die von den Endoberflächen 54b des isolierenden Elements vorstehen, und den Verlängerungen 70 des isolierenden Elements 54 aufzuweisen, kleiner als ein seitlicher Abstand zwischen den bewegbaren Kontakten 26 und den Stoßflächen 20 des Ankers 22. In dieser Anordnung sind ebenfalls ausreichende Isolationsabstände, die zwischen dem freigelegten Bereich jeder leitfähigen Blattfeder 24 und dem freigelegten Bereich des Ankers 22 erforderlich sind, als räumlicher Abstand (oder als Zwischenraum) und als Kriechstrecke sichergestellt.
Gemäß diesem Aufbau ist es möglich, ausreichende Isolationsabstände gegen einen Kurzschluß zwischen den Kontakten der leitfähigen Blattfedern 24 und besonders durch den Anker 22 sicherzustellen, selbst wenn zwei leitfähige Blattfedern 24 derartige Konfigurationen aufweisen, daß der Abstand zwischen ihren Zwischenbereichen kleiner ist als der Abstand zwischen den bewegbaren Federbereichen 60, wie in der Zeichnung gezeigt. Obwohl die Drehbefestigungsfeder 62, die von der Längsmitte jeder leitfähigen Blattfeder 24 zu der Querseite des Ankers 22 vorsteht, relativ dünn und eine lange Mäanderform aufweist, ist es möglich, die Vergrößerung der gesamten seitlichen Abmessung des Endprodukts des Wechselrelais 10 zu unterdrücken, aufgrund des schmäleren Raums zwischen den Zwischenbereichen der leitfähigen Blattfedern 24.
Die oben genannte Anordnung ist besonders in der Konstruktion vorteilhaft, bei der der Anker 22 geneigte Stoßflächen 22 aufweist, wie bereits beschrieben. In dieser Konstruktion ist die Dicke (die Abmessung in einer Schwenkrichtung) der Zwischenregion 22b des Ankers 22, der in das isolierende Element 54 eingebettet ist, größer als die Dicke der gegenüberliegenden Endregionen, die die Stoßflächen 20 enthalten, so daß es möglich ist, die Abmessung des Ankers 22 in der Querrichtung senkrecht zur Schwenkrichtung derart zu definieren, daß die Zwischenregion 22b kleiner ist als die gegenüberliegenden Endregionen, solange die Magnetflußdichte durch den Anker 22 nicht beeinflußt wird. Folglich ist es möglich, den Abstand zwischen den Zwischenbereichen der zwei leitfähigen Blattfedern 24 zu reduzieren, verglichen mit dem Abstand zwischen den bewegbaren Federbereichen 60, die zur Größenreduktion des Wechselrelais 10 beitragen.
Um Isolationsabstände, die zwischen Kontakten und einer Spule erforderlich sind, sicherzustellen, wird für das Wechselrelais 10 ein Aufbau gewählt, der ausreichende Isolationsabstände, die nicht nur gegen einen indirekten Kurzschluß zwischen den Kontakten 26, 28 und der Spule 50 über den Kern 46 des Elektromagneten 14 und dem Anker 22 erforderlich sind, sicherstellen kann, sondern auch gegen einen direkten Kurzschluß zwischen den Kontakten 26, 28 und der Spule 50. Für den indirekten Kurzschluß werden zuerst kombinierte Bereiche für das obere Plattenelement 30 der Basis 12 bereitgestellt, das zwischen dem Anker 22 und der Spule 50 des Elektromagneten 14 angeordnet ist, sowie für die Wicklung 48 des Elektromagneten 14, um so an einer Position zwischen einem Paar von Kernpolflächen 18 des Kerns 46 und der Spule 50 komplementär miteinander kombiniert zu sein. Folglich arbeiten das obere Plattenelement 30 und die Wicklung 48 zusammen, um den Isolationsabstand zwischen den Kernpolflächen 18 und der Spule 50 zu vergrößern.
Wie in den 4, 5, 14 und 15 gezeigt, wird spezieller ein Graben 72 auf der Wicklung des Elektromagneten 14 gebildet, um sich in Querrichtung des Elektromagneten 14 zu erstrecken, an einer Stelle zwischen jedem Endbereich 48b, der den größten Teil jedes Seitenbereichs 46b des Kerns 46 und jeden Flanchbereich 48c abdeckt, der in der Zwischenverbindung des Zwischenbereichs 48a mit jedem Endbereich 48b bereitgestellt ist. Ebenso sind Gräben 74 an jedem Endbereich 48b gebildet, um mit dem Graben 72 zu kommunizieren, an Stellen in den jeweiligen Querseiten des Seitenbereichs 46b des Kerns 46. Andererseits sind die Plattenwände 76, 78 auf dem oberen Plattenelement 30 der Basis 12 gebildet, um zu dem Innenraum zwischen dem oberen Plattenelement 30 und dem Bodenplattenelement 32 vorzustehen, an Positionen, die jeweils zu den Gräben 72, 74 der Wicklung 48 korrespondieren, und mit Formen und Abmessungen, die ein Einsetzen in die Graben 72, 74 erlauben. Wenn das obere Plattenelement 30 folglich mit dem Bodenplattenelement 32 kombiniert wird, während der Elektromagnet 14 innerhalb des Innenraums enthalten ist, wie bereits beschrieben, werden die Plattenwände 76, 78 des oberen Plattenelements 30 jeweils in den entsprechenden Gräben 72, 74 der Wicklung 48 aufgenommen und komplementär mit diesen kombiniert, wodurch die freigelegten Teile der jeweiligen Seitenbereiche 46b des Kerns 46 von drei Seiten eingeschlossen werden Gemäß dieser komplementären Kombinationsstruktur ist es möglich, eine ausreichende Kriechstrecke zwischen den Kernpolflächen 18 und der Spule 50 sicherzustellen, ohne die äußeren Abmessungen des Wechselrelais 10 wesentlich zu vergrößern.
In Verbindung mit dem oben genannten Aufbau sind Überhänge 80 auf dem Kern 46 des Elektromagneten 14 gebildet, um leicht von den Oberflächen beider Endbereiche 48b der Wicklung 48 nach außen vorzustehen, an Orten nahe den Kernpoloberflächen 18 an den Enden eines Paars von Seitenbereichen 46b (4). Diese Überhänge können effizient verwendet werden, bei dem Formprozeß der Wicklung 48 mit dem Kern 46, der als Einsatz angeordnet wird, als unterstützende Abschnitte für das Positionieren und Tragen des Kerns 46 an einer vorbestimmten Position in einer Gußform (nicht gezeigt). Gemäß dieser Konstruktion wird die Wicklung 48 geformt, um im wesentlichen den gesamten Kern 46 zu ummanteln, mit Ausnahme eines Paars von Kernpolflächen 18 und Regionen, die die Kernpolflächen 18 umgeben, einschließlich der Überhänge 80. Als ein Ergebnis ist es möglich, den Kern 46 sicher von der Spule 50 zu isolieren, lediglich durch Auswahl des oben genannten Aufbaus zur Vergrößerung der Isolationsabstände, die zwischen den Kernpolflächen 18 und der Spule 50 erforderlich sind.
Für den direkten Kurzschluß zwischen den Kontakten und der Spule werden kombinierte Bereiche für das obere Plattenelement 30 bereitgestellt, sowie für das Bodenplattenelement 32 der Basis 12, um so komplementär miteinander an Positionen zwischen einer Mehrzahl von Anschlüssen 40, 42, 44 kombiniert zu sein, die in dem oberen Plattenelement 30 und der Spule 50 des Elektromagneten 14 eingearbeitet sind. Folglich arbeiten das obere Plattenelement 30 und das Bodenplattenelement 32 miteinander, um Isolationsabstände, die zwischen den Anschlüssen 40, 42, 44 erforderlich sind, zu vergrößern, die jeweils die festen Kontakte 28 und die gemeinsamen Kontakte 38 und die Spule 50 aufweisen.
Wie in den 16 und 17 gezeigt, ist insbesondere das Bodenplattenelement 32 der Basis 12 mit einer Bodenplatte 82 bereitgestellt, die die untere Oberfläche der Spule 50 ummantelt und mit einem Paar von Seitenplatten 84, die sich integriert von den beiden Seitenkanten, die sich in Längsrichtung der Bodenplatte 82 erstrecken, nach oben erstrecken, um die gegenüberliegenden Seiten der Spule 50 zu ummanteln. Andererseits ist das obere Plattenelement 30 der Basis 12 mit einer oberen Platte 86 bereitgestellt, die die obere Oberfläche der Spule 50 ummantelt, und mit einem Paar von Seitenplatten 88, die sich integriert nach unten von den beiden Seitenkanten erstrecken, die sich in Längsrichtung der oberen Platte 86 erstrecken, um über die Spalte entlang der beiden Seiten der Spule 50 angeordnet zu sein. Wenn folglich das obere Plattenelement 30 mit dem Bodenplattenelement 32 kombiniert wird, während der Elektromagnet 14 innerhalb des inneren Raums enthalten ist, wie bereits beschrieben, werden die Seitenplatten 84 des Bodenplattenelements 32 jeweils in den Spalten zwischen den jeweiligen Seitenplatten 88 des oberen Plattenelements 30 und der Spule 50 aufgenommen und mit diesen komplementär kombiniert, wodurch die gesamten gegenüberliegenden Seiten der Spule 50 ummantelt werden. Gemäß dieser komplementären Kombinationsstruktur ist es möglich, eine ausreichende Kriechstrecke zwischen den mehreren Anschlüssen 40, 42, 44 und der Spule 50 sicherzustellen, ohne im wesentlichen die äußeren Abmessungen des Wechselrelais 10 zu vergrößern.
In Verbindung mit dem oben genannten Aufbau kann eine Dichtung 92 für die komplementär kombinierten Bereiche des oberen Plattenelements 30 und des Bodenplattenelements 32 verwendet werden, um Spalte (zum Beispiel mit der Bezugsziffer 90 in 17 gekennzeichnet) abzudichten, die in den kombinierten Bereichen (siehe 18) gebildet sind. Die Dichtung 92 ist zum Beispiel aus einem Epoxid basierten Kleber, und dichtet die Spalte ab, die auf der äußeren Oberfläche des Wechselrelais 10 als Endprodukt freigelegt sind, wodurch es dazu dient, die Durchschlagfestigkeit der komplementär kombinierten Bereiche zu vergrößern und die Luftdichtheit des Wechselrelais 10 zu verbessern.
In dem Wechselrelais 10 sind ferner als eine Gegenmaßnahme gegen eine indirekte Kontakt/Spulkurzschluß-Schaltung Isolationsoberflächenzonen 94 zwischen dem Paar von Kernpolflächen 18 des Elektromagneten 14 bereitgestellt, die auf der oberen Oberfläche des oberen Plattenelements 30 der Basis 12 freigelegt sind, und den mehreren festen Kontakten 28 angeordnet sind, um nicht für jeden der festen Kontakte 28 freigelegt zu sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel, wie in den 2 und 15 gezeigt, ist ein Paar von Wänden 96, die von der oberen Oberfläche des oberen Plattenelements 30 nach oben vorstehen, jeweils zwischen jeder Paars von Öffnungen 34 des oberen Plattenelements 30 und zwei festen Kontakten 28, die benachbart zu diesen sind, gebildet, und die gegenseitig gegenüberliegenden Oberflächen der Wände 96 bilden die isolierenden Oberflächenzonen 94.
Wie graphisch in 19A gezeigt, ist die isolierenden Oberflächenzone 94, die durch die Wand 96 gebildet ist, an einer Position lokalisiert, wo sie nicht leicht durch gestreute Metallpartikel aufgrund von Abrieb der festen Kontakte 28 oder durch Materialkarbonisierung aufgrund von Lichtbogenentladungen beeinflußt wird. Folglich dient die isolierende Oberflächenzone 94 dazu, die Funktion der Wand 96 zu verstärken, wodurch die Kriechstrecke zwischen der Kernpolfläche 18 und dem festen Kontakt 28 vergrößert wird, und um eine Verschlechterung der Durchschlagfestigkeit zwischen dem Kern und den Kontakten zu verhindern. Wie in 19B gezeigt, kann eine ähnliche entscheidende Wirkung erhalten werden, indem ein Graben 98 in dem oberen Plattenelement 30 bereitgestellt wird, anstelle der Wände 96, um an einer Stelle zwischen der Kernpolfläche 18 und dem festen Kontakt 28 ausgenommen zu sein, um so innerhalb des Grabens 98 eine isolierende Oberflächenzone 94 zu bilden.
Wie aus der oben gegebenen Beschreibung zu entnehmen ist, wird es gemäß der Erfindung möglich, in einem Wechselrelais vom Drehankertyp sicher ausreichende Isolationsabstände, die zwischen geöffneten oder unterbrochenen Kontakten erforderlich sind, genauso wie ausreichende Isolationsabstände zwischen Kontakten und einer Spule, ohne die äußeren Abmessungen des Endprodukts zu vergrößern. Ferner wird es in einem Doppelschaltungswechselrelais von einem Drehankertyp möglich, sicher ausreichende Isolationsabstände, die zwischen Kontakten erforderlich sind, aufzubauen, die Seite an Seite angeordnet sind, ohne die äußeren Abmessungen des Endprodukts zu vergrößern. Folglich kann das Wechselrelais gemäß der Erfindung durch seine eigene Struktur ausreichende Isolationsabstände sicherstellen, die die Anforderungen nach IEC60950 erfüllen, wenn es in einem Informationsverarbeitungsapparat eingebaut wird, das ausgelegt ist, um mit einem Telekommunikationskanal verbunden zu werden.
20 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm, das den Aufbau eines Informationsverarbeitungsapparats 100 mit dem Wechselrelais 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Der Informationsverarbeitungsapparat 100 hat den Aufbau eines Datenverarbeitungsabschnitts eines Faxgeräts mit einer Telefonfunktion, und enthält eine Datenverarbeitungsschaltung 106, die elektrisch über einen Trenntransformator 104 mit einer Telefonschaltung 102 als ein Beispiel für einen Telekommunikationskanal verbunden ist, und eine Signalerzeugungsschaltung 108, die von der Telefonschaltung 102 durch das Wechselrelais 10 isoliert ist. Das Wechselrelais 10 ist angeordnet, so daß die Arbeitskontakte 28a mit der Signalerzeugungsschaltung 108, die Ruhekontakte 28b mit der Telefonschaltung 102, und die gemeinsamen Kontakte 38 mit einem Telefon 110 verbunden sind.
Der Informationsverarbeitungsapparat 100 überträgt und empfängt üblicherweise ein Faxsignal zwischen der Datenverarbeitungsschaltung 106 und der Telefonschaltung 102. Wenn zum Beispiel ein Faxsignal von der Telefonschaltung 102 empfangen wird, führt die Datenverarbeitungsschaltung 106 einen Faxempfangsprozeß durch, ohne daß das Telefon 110 klingelt. Das Telefon 110 ist üblicherweise mit der Telefonschaltung 102 durch das Wechselrelais 10 verbunden, um so eine Sprachübertragung vom Telefon 110 zu erlauben. Wenn ein Telefonsignal von der Telefonschaltung 102 empfangen wird, erkennt in dieser Anordnung zuerst die Datenverarbeitungsschaltung 106 einen Telefonempfang, und unmittelbar nach der Erkennung wird eine Relaisansteuerung 112 erregt, um das Wechselrelais 10 zu betreiben, da ein Signal von der Telefonschaltung 102, das das Klingeln startet, in der Zwischenzeit endet. Folglich wird die Verbindung der Telefonschaltung 102 mit dem Telefon 110 unterbrochen, und die Signalerzeugungsschaltung 108 ist mit dem Telefon 110 durch das Wechselrelais 10 verbunden, um so das Signal, das das Klingeln startet, von der Signalerzeugungsschaltung 108 an das Telefon 110 zu senden. Unmittelbar nachdem das Telefon 110 für einen Empfang bereit ist, setzt die Datenverarbeitungsschaltung 106 das Wechselrelais 10 durch die Relaisansteuerung 112 zurück. Folglich wird das Telefon 110 erneut mit der Telefonschaltung 102 verbunden, wodurch ein Wechselsprechbetrieb ermöglicht wird.
In dem Informationsverarbeitungsapparat 100 mit der oben genannten Konstruktion ist es notwendig, die Telefonschaltung 102 von der Datenverarbeitungsschaltung 106 und der Signalerzeugungsschaltung 108 durch Isolationsabstände zu isolieren, die in IEC60950 vorgeschrieben sind. Diesbezüglich sichert das Wechselrelais 10 den offenen Kontaktabstand von 1 mm und mehr, um die Anforderungen nach IEC60950 erfüllen zu können, während die Eigenschaften bezüglich geringer Größe und geringem Energieverbrauch aufrechterhalten bleiben, die dem Wechselrelais vom Drehankertyp von Natur aus zu eigen sind, wie bereits beschrieben. Folglich isoliert in dem dargestellten Aufbau das Wechselrelais 10 sicher die Telefonschaltung 102 von der Signalerzeugungsschaltung 108 durch Isolationsabstände, die die Anforderungen nach IEC60950 erfüllen. Folglich ist es nicht länger notwendig, einen Trenntransformator oder andere isolierende Elemente zwischen der Signalerzeugungsschaltung 108 und der Telefonschaltung 102 anzuordnen, was eine weitere Reduktion bezüglich der Größe des Informationsverarbeitungsapparats 100 ermöglicht.
21 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm, das die Konstruktion eines Informationsverarbeitungsapparats 114 zeigt, der das Wechselrelais 10 enthält, gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Informationsverarbeitungsapparat 114 hat den Aufbau eines Datenverarbeitungsabschnitts eines umschaltbaren Telefons zwischen einer herkömmlichen Schaltung und Internet, und enthält eine Sprachdatenverarbeitungsschaltung 116, die durch das Wechselrelais 10 von einer Telefonschaltung 102 als Beispiel für einen Telekommunikationskanal isoliert ist. Das Wechselrelais 10 ist angeordnet, so daß die Arbeitskontakte 28a mit der Sprachdatenverarbeitungsschaltung 116, die Ruhekontakte 28b mit der Telefonschaltung 102, und die gemeinsamen Kontakte 38 mit einem Telefon 110 verbunden werden. Die Sprachdatenverarbeitungsschaltung 116 ist mit dem Internet 118 verbunden.
Der Informationsverarbeitungsapparat 114 verbindet normalerweise das Telefon 110 mit der Telefonschaltung 102 durch das Wechselrelais 10, und folglich wird ein Wechselsprechbetrieb ermöglicht. Wenn das Telefon als Internettelefon verwendet wird, wird in dieser Anordnung die Relaiansteuerung 112 in Antwort auf eine Benutzeranforderung erregt, um das Wechselrelais 10 zu betreiben. Folglich wird die Verbindung zwischen der Telefonschaltung 102 und dem Telefon 110 unterbrochen, und die Sprachdatenverarbeitungsschaltung 116 wird durch das Wechselrelais 10 mit dem Telefon 110 verbunden. Folglich werden Sprachdaten, die von dem Telefon 110 eingegeben oder ausgegeben werden, durch die Sprachdatenverarbeitungsschaltung 116 geeignet verarbeitet, um so an das Internet 118 übertragen zu werden, oder von diesem empfangen zu werden.
In dem Informationsverarbeitungsapparat 114 mit dem oben genannten Aufbau ist es notwendig, die Telefonschaltung 102 von der Sprachdatenverarbeitungsschaltung 116 durch die in IEC60950 vorgeschriebenen Isolationsabstände zu isolieren. Diesbezüglich arbeitet das Wechselrelais 10 ähnlich wie in dem oben beschriebenen Informationsverarbeitungsapparat 110, und folglich wird die Telefonschaltung 102 sicher von der Sprachdatenverarbeitungsschaltung 116 durch Isolationsabstände isoliert, die die Anforderungen nach IEC60950 erfüllen. Als ein Ergebnis ist es nicht länger notwendig, einen Trenntransformator oder ein anderes isolierendes Element zwischen der Sprachdatenverarbeitungsschaltung 116 und der Telefonschaltung 102 anzuordnen, was eine weitere Reduktion bezüglich der Größe des Informationsverarbeitungsapparats 114 ermöglicht. Es sei angemerkt, daß der Informationsverarbeitungsapparat 114 in einem Schaltsystem installiert sein kann, mit dem ein Gebäude ausgestattet ist, anstatt in einem umschaltbaren Telefon vom Desktop-Typ zwischen einer herkömmlichen Schaltung und Internet.
Gemäß der Erfindung wird ein miniaturisierter Informationsverarbeitungsapparat vom Niederenergieverbrauchtyp bereitgestellt, der ausreichende Isolationsabstände sicherstellt, die die Anforderungen nach IEC60950 erfüllen, wenn dieser mit einem Telekommunikationskanal verbunden wird.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung im vorangegangenen beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es können verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden. Um die Anforderungen nach IEC60950 zu erfüllen, ist es zum Beispiel wünschenswert, daß ein einzelnes Wechselrelais alle oben beschriebenen verschiedenen Isolationsmaßnahmen in dem Wechselrelais annimmt. In Abhängigkeit von der Anwendung des Wechselrelais kann jedoch nur eine dieser Maßnahmen ausgewählt werden, oder zwei oder mehr Maßnahmen können in einer gewünschten Kombination ausgewählt werden. Sämtliche Isolationsmaßnahmen, mit Ausnahme derjenigen, die erfordern, daß die Basis eine Kombinationsstruktur als Voraussetzung aufweist, kann in einem Wechselrelais gewählt werden, bei dem ein Elektromagnet integriert in eine Basis durch einen Einsatzformprozeß eingearbeitet ist. Ähnlich können sämtliche Isolationsmaßnahmen, mit Ausnahme derer, die erfordern, daß das Wechselrelais als Voraussetzung eine Doppelschaltungsstruktur aufweist, in einem Wechselrelais vom Einzelschaltungstyp verwendet werden. Ferner kann das Wechselrelais gemäß der Erfindung in verschiedenen Informationsverarbeitungsapparaten, wie etwa einem Faxgerät mit einer Aufnahmefunktion, einem Sprachmodem, etc., und anderen als dem oben beschriebenen Faxgerät mit einer Telefonfunktion oder einem umschaltbaren Telefon zwischen einer herkömmlichen Schaltung und Internet, verwendet werden, zu Zwecken der Isolation der Schaltungen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Wechselrelais (10) mit einer Basis (12); einem Elektromagneten (14), der in der Basis (12) eingearbeitet ist; einem Dauermagneten (16), der in Verbindung mit dem Elektromagneten (14) bereitgestellt ist; einem Anker (22), der schwenkbar auf der Basis (12) gestützt ist, und der ein Paar von Stoßflächen (20) aufweist, die in gegenüberliegenden Endregionen mit einem Abstand zu einem Drehzentrum (22a) angeordnet sind, die jeweils einem Paar von Kernpolflächen (18) des Elektromagneten (14) gegenüberliegen und an dieses anstoßen können; mindestens einer elektrisch leitfähigen Blattfeder (24), die zusammen mit dem Anker (22) auf der Basis (12) schwenkbar ist; einer Mehrzahl von bewegbaren Kontakten (26), die auf gegenüberliegenden Enden von jeder der mindestens einen elektrisch leitenden Blattfeder (24) bereitgestellt sind; und einer Mehrzahl von festen Kontakten (28), die sicher auf der Basis (12) angeordnet sind, wobei die festen Kontakte (28) jeweils den bewegbaren Kontakten (26) gegenüberliegen und mit diesen in Kontakt treten können; wobei der maximale Abstand zwischen einem der bewegbaren Kontakte (26) und einem der festen Kontakte (28), die während einer Bewegung des Ankers (22) miteinander in Kontakt treten können, auf 1 mm oder mehr gesetzt ist, mit: Bereitstellen einer magnetischen Platte (69), die eine flache erste Oberfläche (67) enthält und eine zweite Oberfläche (68) mit einem flachen Hauptflächenbereich (68a) parallel zu der ersten Oberfläche (67) und einem geneigten Flächenbereich (68b), der unter einem stumpfen Winkel den flachen Hauptflächenbereich kreuzt und sich in einer Richtung zur ersten Oberfläche (67) erstreckt; Bilden einer nichtmagnetischen Schicht (66) mit einer gleichförmigen Dicke auf der ersten Oberfläche (67) der magnetischen Platte (69) in einer Region, die dem geneigten Flächenbereich (68b) gegenüberliegend angeordnet ist; Ausbilden der zweiten Oberfläche (68) der magnetischen Platte (69) einer flachen Trägerebene gegenüberliegend, und sicheres Plazieren der magnetischen Platte (69) auf der Trägerebene; Pressen einer Region der ersten Oberfläche (67), die die nichtmagnetische Schicht (66) enthält, um die magnetische Platte (66) zu verformen während die gleichförmige Dicke der nichtmagnetischen Schicht (66) aufrechterhalten bleibt, bis eine Oberfläche der nichtmagnetischen Schicht (66) eine Spiegelbildform des geneigten Flächenbereichs (68b) aufweist, der in der zweiten Oberfläche (68) bereitgestellt ist, und der geneigte Flächenbereich (68b) sich in eine Ebene verschiebt, die der des flachen Hauptflächenbereichs (68a) entspricht; und Bilden des Ankers (22) aus der magnetischen Platte (69), der eine Region der nichtmagnetischen Schicht (66) aufweist, die auf beiden des Paars von Stoßflächen (20) angeordnet ist.