DE19621557A1 - Elektromagnetisches Relais mit schmalem Magnetsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit

• - einem Sockel, der den von Anschlußstiften durchsetzten Boden eines langgestreckten Gehäuses mit im Vergleich zur Länge und Höhe geringer Breite bildet,
• - einem Antriebsraum und einem Kontaktraum, die im Gehäuse in dessen Längsrichtung hintereinanderliegen,
• - einem in dem Antriebsraum angeordneten Elektro-Magnetsy­ stem,
• - einem in dem Kontaktraum angeordneten Kontaktsatz mit mindestens einem feststehenden Kontaktträger und minde­ stens einer beweglichen Kontaktfeder, deren Träger je­ weils in dem Sockel verankert sind, und
• - einem in dem Antriebsraum als Teil des Magnetsystems an­ geordneten Anker, der über ein isolierendes Betätigungs­ element mit der beweglichen Kontaktfeder in dem Kontakt­ raum in Eingriff ist.

Ein derartiges Relais mit einer Trennung von Kontaktraum und Magnetsystem ist beispielsweise aus der DE-C2-34 14 731 be­ kannt. Die Isolierung erfolgt dort über einen entsprechend gestalteten Grundkörper, der teilweise die Spule umgibt. Die Übertragung der Ankerbewegung in den Kontaktraum erfolgt über einen stangenförmigen Schieber, der oberhalb der Spule liegt. Dabei ist die lange Spule selbst relativ breit; oberhalb der Spule und zu beiden Seiten des Schiebers verbleiben unge­ nutzte tote Räume. Die oben erwähnte Isolierung zwischen Spule und Kontaktraum erfordert im übrigen einen komplizier­ ten Grundkörper und eine umständliche Montage des Magnetsy­ stems.

Aus der CH-A-437 531 ist weiterhin ein Relais bekannt, bei dem Kontaktraum und Antriebsraum getrennt übereinander lie­ gen, so daß sich eine relativ hohe Bauform mit annähernd gleicher Länge und Breite ergibt. Die Spulenachse des Magnet­ systems liegt dort quer zur längsten Ausdehnung des Gehäuses, und der Anker ist wippenartig an einem Joch gelagert, so daß er vom Antriebsraum in den Kontaktraum greift und über einen Stößel eine bewegliche Schaltbrücke betätigt. Durch dieses Übergreifen des metallischen Ankers in den Kontaktraum sind die erzielbaren Isolierstrecken verhältnismäßig klein; im üb­ rigen ist dort auch keine besonders geringe Breite des Relais angestrebt.

Aus der DE-C-38 35 105 ist schließlich ein Relais mit sehr schmalem Aufbau bekannt. Dort besitzt die längs angeordnete Spule einen torförmigen Eisenkern mit an den Enden nach unten laufenden Jochschenkeln, die unterhalb der Spulenwicklung durch einen Anker überbrückt werden. Dieser Anker betätigt über ein aufgestecktes Isolierteil eine ebenfalls unterhalb der Spulenwicklung angeordnete Kontaktfeder. Durch diese Ver­ schachtelung von Anker und Kontaktelementen unterhalb der Spule ergibt sich zwar ein sehr kompakter und auch schmaler Aufbau, doch können dabei die für höhere Ströme benötigten Isolierstrecken zwischen Kontakten und Magnetsystem nicht si­ chergestellt werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Relais der ein­ gangs genannten Art mit Trennung von Kontaktraum und Magnet­ system zu schaffen, bei dem eine extrem schmale und kompakte Bauform durch entsprechende Gestaltung des Magnetsystems er­ zielbar ist. Die Konstruktion soll dabei wenige einfache und leicht zu montierende Teile umfassen und ausreichende Iso­ lierstrecken auch zum Schalten höherer Netzspannungslasten sicherstellen.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel bei einem Relais der ein­ gangs genannten Art dadurch erreicht,

• - daß das Magnetsystem eine Spule aufweist, deren Achse quer zur Längsrichtung des Gehäuses steht und deren Durchmesser annähernd der Höhe des Gehäuses entspricht,
• - daß in der Spule ein axialer Kern angeordnet und an einer ersten Stirnseite der Spule mit dem ersten Schenkel eines abgewinkelten, senkrecht zur Bodenseite stehenden Joches verbunden ist, dessen zweiter Schenkel sich neben der Spule parallel zu deren Achse erstreckt,
• - daß der Anker annähernd plattenförmig gestaltet ist und den zweiten Jochschenkel und das freie Ende des Kerns überbrückt und
• - daß das Betätigungselement in Verlängerung des Ankers starr mit diesem verbunden ist und sich in Form eines schwenkbaren Betätigungsarms entlang einer Seitenwand des Gehäuses in den Kontaktraum erstreckt.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion mit der quer zur Längsrichtung des Relais stehenden Spulenachse erreicht man einen sehr kompakten Aufbau mit guter Raumausnutzung in dem Antriebsraum, weil die quer stehende Spule die gesamte Höhe des Relaisgehäuses und die Länge des Antriebsraums einnimmt, während sie ihre axiale Länge der zur Verfügung stehenden Schmalseite des Relaisgehäuses anpaßt. Die Wicklung besitzt somit einen im Vergleich zu ihrer axialen Länge großen Durch­ messer. Dies ist zwar für die Spulengüte von Nachteil, doch kann es wegen der guten Raumausnutzung in Kauf genommen wer­ den, zumal das senkrecht zur Bodenseite stehende Joch und der in der gleichen Richtung angeordnete Anker ebenfalls annä­ hernd die Bauhöhe des Relais ausfüllen können und dadurch ei­ nen Eisenkreis mit guter magnetischer Leitfähigkeit bilden, so daß die etwas schlechtere Spulengüte teilweise kompensiert wird.

Mit dem erfindungsgemaßen Aufbau läßt sich somit ein Relais schaffen, das bei extrem geringer Breite von beispielsweise 5 mm, außerdem einer dazu im Vergleich doppelt bis dreifachen Höhe und einer drei- bis fünffachen Länge, ausreichende Iso­ lierstrecken bietet, um Lastströme von etwa 16 A bei Netz­ spannung sicher zu schalten.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais ohne Gehäuse­ kappe in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 eine Gehäusekappe für das Relais von Fig. 1, schräg von unten gesehen und

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Magnetsystem in dem Relais von Fig. 1.

Das in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Relais besitzt einen Grundkörper oder Sockel 1 aus Kunststoff, dessen ebene Unter­ seite als Bodenseite 10 die Montageebene für das Relais bil­ det, aus der nach unten alle Anschlußstifte in einer senk­ rechten Ebene austreten. Auf der Oberseite besitzt der Sockel 1 einen abgestuften Ansatz 11, dessen höchste Stufe 12 im mittleren Bereich der Gesamtlänge des Sockels liegt und eine Abschlußwand 13 bildet, die quer zur Längsrichtung des Relais verläuft und die Trennung zwischen einem Kontaktraum 2 und einem Antriebsraum 3 bildet, die in Längsrichtung des Relais hintereinanderliegen.

In den Kontaktraum 2 ist eine Kontaktfeder 21 an einem Feder­ träger 22 befestigt, welcher senkrecht zur Bodenseite stehend in dem Ansatz 11, und zwar in der höchsten Stufe 12, veran­ kert ist. Die Kontaktfeder 21 erstreckt sich senkrecht zum Federträger 22 in Längsrichtung des Relais bis zum entgegen­ gesetzten Ende des Kontaktraums, wo sie einen beweglichen Kontakt 21a trägt. Dieser wirkt mit einem Festkontakt 23a zu­ sammen, der an einem Festkontaktträger 23 befestigt ist. Die­ ser Festkontaktträger ist ebenfalls senkrecht in dem Ansatz 11 des Sockels verankert und bildet an der Bodenseite 10 eine Anschlußfahne 23b, welche parallel zur und in einer Ebene mit der Anschlußfahne 22a des Federkontaktträgers steht. Zur Bil­ dung eines Umschaltkontaktes ist zusätzlich eine Gegenkon­ taktfeder 24 vorgesehen, welche mit ihrer Hauptebene parallel zur Hauptebene der Kontaktfeder 21, in ihrer Längsausdehnung jedoch senkrecht zur Kontaktfeder 21 steht. Die Gegenkontakt­ feder 24 ist in dem vom Antriebsraum 3 entferntesten Bereich des Kontaktraums an einem Federträger 25 befestigt, der im Sockel 1 im Bereich der niedrigsten Stufe 14 des Ansatzes 11 verankert ist und nach unten eine Anschlußfahne 25a bildet. Ein Gegenkontakt 24a ist am freien Ende der Gegenkontaktfeder 24 befestigt und wirkt mit dem Kontakt 21a der Kontaktfeder 21 zusammen. Auf diese Weise ist die Kontaktstelle zwischen den Kontakten 21a, 23a und 24a in dem vom Antriebsraum ent­ ferntesten Bereich des Kontaktraumes 2 angeordnet, während sowohl die Kontaktfeder 21 als auch die Gegenkontaktfeder 24 in dem zur Verfügung stehenden Raum die größtmögliche freie Federlänge erhalten. In dem Ansatz 11 sind nach Bedarf zu­ sätzliche Einschnitte 15 bzw. Erhebungen 16 vorgesehen, die die Isolierstrecken zwischen den einzelnen Kontaktträgern vergrößern.

In dem Antriebsraum 3 ist ein Magnetsystem angeordnet, dessen Spule 31 mit ihrer Wicklungsachse quer zur Längsrichtung des Relais steht, während sie mit ihrem Durchmesser annähernd der Gesamthöhe des Relais und der Länge des Antriebsraums 3 ent­ spricht. Ein abgewinkeltes Joch 32 steht entsprechend der Spulenanordnung senkrecht zur Bodenseite auf dem Sockel, wo­ bei ein erster, mit einem Kern 37 verbundener Jochschenkel 32a parallel zur Längsseite des Relais und ein zweiter Joch­ schenkel 32b senkrecht dazu stehen. Dieser zweite Jochschen­ kel 32b bildet außerdem eine Lagerung, beispielsweise eine nicht gezeigte Lagerschneide oder dergleichen, für einen An­ ker 33, der im wesentlichen flach ausgebildet ist und dem Jochschenkel 32a parallel gegenüberliegend mit dem nicht sichtbaren Kern 37 des Magnetsystems einen Arbeitsluftspalt bildet. Auf diese Weise vollführt er beim Schalten eine Schwenkbewegung um die zur Bodenseite senkrechte Abschluß­ kante des Jochschenkels 32b. In einem Ansatz 35a eines Spu­ lenkörpers 35 sind Spulenanschlußstifte 36 verankert, die nach unten Anschlußfahnen 36a in einer Ebene mit den Kontakt­ anschlußfahnen 22a, 23b und 25a bilden.

Zur Betätigung der Kontaktfeder 21 ist ein Betätigungsarm 4 starr mit einem Fortsatz 33a des Ankers 33 verbunden, bei­ spielsweise durch Kunststoffumspritzung. Dieser Betätigungs­ arm 4 erstreckt sich in einem Betätigungsspalt 17, der zwi­ schen dem Ansatz 11 bzw. dessen Stufe 12 und einer Gehäuseau­ ßenwand 53 einer Kappe 5 gebildet ist. An seinem freien Ende umgreift der Betätigungsarm 4 mit einem Schaltzapfen 41 die Kontaktfeder 21, um sie beim Anziehen des Ankers vom Festkon­ takt 23 weg zur Gegenkontaktfeder 24 hin zu bewegen.

Die in Fig. 2 gezeigte Kappe 5 bildet zusammen mit dem Sockel 1 das Gehäuse des Relais. Sie wird über den Sockel ge­ stülpt, wobei eine an der Kappenoberseite angeformte, L-för­ mige Trennwand 51 die Trennung zwischen dem Kontaktraum 2 und dem Antriebsraum 3 verbessert. Dabei überlappt sich die L- förmige Trennwand 51 mit dem Ansatz 11 bzw. dessen höchster Stufe 12. Ein quer zur Längsrichtung des Relais stehender Wandabschnitt 51a, der mit der Längsseite 52 der Kappe 5 ver­ bunden ist, überlappt sich somit mit der Abschlußwand 13 des Ansatzes 11. Der in Längsrichtung des Relais verlaufende Wandabschnitt 51b legt sich zwischen den Ansatz 11 bzw. des­ sen höchste Stufe 12 und den Betätigungsarm 4, so daß dieser isolierende Betätigungsarm zwischen dem isolierenden Wandab­ schnitt 51b und der isolierenden Längswand 53 der Kappe ge­ führt wird, wodurch sehr lange Isolierstrecken zwischen den kontaktgebenden Teilen und dem Magnetsystem erzielt werden.

Nach der Montage des Relais können die Kapillarspalte zwi­ schen Sockel 1 und der Kappe 5 noch zusätzlich mit Verguß­ masse ausgefüllt werden, so daß beispielsweise der Spalt zwi­ schen der Stufe 12 des Ansatzes 11 und der Längswand 52 der Kappe 5 vollständig abgedichtet wird und lediglich im Bereich der gegenüberliegenden Längswand 53 eine Verbindung zwischen dem Kontaktraum 2 und dem Antriebsraum 3 besteht. Diese Ver­ bindung über den Betätigungsspalt 17 ist jedoch durch die Überlappung von Sockel und Gehäusekappe mit langen Isolier­ wänden gebildet, so daß auch für höhere Ströme die ausrei­ chenden Kriech- und Luftstrecken gewährleistet werden.

Claims (9)

1. Elektromagnetisches Relais mit

• - einem Sockel (1), der den von Anschlußstiften (22a, 23b, 25a, 36a) durchsetzten Boden eines langgestreckten Gehäu­ ses (1, 5) mit im Vergleich zur Länge und Höhe geringen Breite bildet,
• - einem Antriebsraum (3) und einem Kontaktraum (2), die im Gehäuse in dessen Längsrichtung hintereinanderliegen,
• - einem in dem Antriebsraum (3) angeordneten Elektro-Ma­ gnetsystem (31, 32, 33, 37),
• - einem in dem Kontaktraum angeordneten Kontaktsatz mit mindestens einem feststehenden Kontaktträger (23) und mindestens einer beweglichen Kontaktfeder (21), die je­ weils in dem Sockel (1) verankert sind, und
• - einem in dem Antriebsraum (3) als Teil des Magnetsystems angeordneten Anker (33), der über ein isolierendes Betä­ tigungselement (4) mit der beweglichen Kontaktfeder (21) in dem Kontaktraum in Eingriff ist,
  dadurch gekennzeichnet,
• - daß das Magnetsystem eine Spule (31) aufweist, deren Achse quer zur Längsrichtung des Gehäuses (1, 5) steht und deren Durchmesser annähernd der Höhe des Gehäuses entspricht,
• - daß in der Spule ein axialer Kern (37) angeordnet und an einer ersten Stirnseite der Spule mit dem ersten Schenkel (32a) eines abgewinkelten, senkrecht zur Bodenseite (10) stehenden Joches (32) verbunden ist, dessen zweiter Schenkel (32b) sich neben der Spule (31) parallel zu de­ ren Achse erstreckt,
• - daß der Anker (33) annähernd plattenförmig gestaltet ist und den zweiten Jochschenkel (32b) und das freie Ende des Kerns (37) überbrückt und
• - daß das Betätigungselement in Verlängerung des Ankers (33) starr mit diesem verbunden ist und sich in Form ei­ nes schwenkbaren Betätigungsarms (4) entlang einer Sei­ tenwand (53) des Gehäuses in den Kontaktraum (2) er­ streckt.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kontaktraum (2) angeordneten Kontaktträgerelemente (21, 23, 24) mit ihren Hauptebenen jeweils parallel zu den Gehäuse-Längsseiten (52, 53) angeordnet sind und daß das vom Anker abgewandte Ende des Betätigungsarms (4) direkt mit der Kontaktfeder (21) gekoppelt ist.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhe des Gehäuses (1, 5) mindestens dem Doppelten und seine Länge mindestens dem Dreifachen seiner Breite entspricht.

4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Gehäuses (1, 5) mindestens annähernd dem Dreifachen und die Länge mindestens annähernd dem Fünffachen seiner Breite entspricht.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der aus Isolierstoff geformte Betäti­ gungsarm (4) steckbar mit dem Anker (33) verbunden ist.

6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Betätigungsarm (4) als Kunst­ stoff-Formteil durch Umspritzen des Ankers (33) gebildet ist.

7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zweite Jochschenkel (32b) an der dem Kontaktraum (2) benachbarten Seite der Spule (31) ange­ ordnet ist und als Lagerung für den Anker (33) dient, welcher mit dem Kern (37) einen Arbeitsluftspalt bildet.

8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anker auf dem Kern gelagert ist und mit einem seitlich von der Spule angeordneten Jochschen­ kel einen Arbeitsluftspalt bildet.

9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sockel (1) als Abgrenzung des Kontaktraums (2) zum Antriebsraum (3) eine Abschlußwand (13) aufweist und daß eine über den Grundkörper gestülpte Gehäuse­ kappe (5) eine L-förmige Trennwand (51) aufweist, welche mit einem quer zur Längsrichtung verlaufenden Wandabschnitt (51a) die Abschlußwand (13) überlappt und mit einem in Längsrich­ tung des Gehäuses verlaufenden zweiten Wandabschnitt (51b) zwischen den Kontaktelementen und dem Betätigungsarm (4) ver­ läuft.