DE19825078C1

DE19825078C1 - Polarisiertes elektromagnetisches Relais

Info

Publication number: DE19825078C1
Application number: DE19825078A
Authority: DE
Inventors: Michael Dittmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: TE Connectivity Solutions GmbH
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 2000-03-09
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: US6034583A; JP2000030592A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein polarisiertes, elektromagnetisches Relais mit einem Grundkörper (1), einem Anker (4), einer Umhüllung (3) aus Isolierstoff, einer Spule (5), einem Kern (53) und einem stabförmigen Permanentmagneten (6). Der Grundkörper (1) definiert mit seiner Bodenseite eine Grundebene. Der Anker (4) ist zwischen zwei parallel zueinander in einer gemeinsamen Ebene liegenden Kontaktfedern (20) angeordnet. Im Bereich der Ankerdrehachse ragen zwei transversale Anschlußstege (23), die sich mit ihrer Blechebene senkrecht zur Grundebene erstrecken und deren Höhe von der dem Anker (4) zugewandten Seite bis zum Befestigungslappen (24) stetig zunimmt, aus der Umhüllung (3) heraus. Die Anschlußstege (23) sind jeweils mit einem Befestigungslappen (24) verbunden, welcher sich mit seiner Blechebene senkrecht zur Grundebene erstreckt. Die Kontaktfedern (20) weisen jeweils zwei Federarme (21) und einen Verbindungssteg (22) auf, welcher mit seiner Blechebene senkrecht zur Grundebene ausgerichtet ist. Die Federarme (21) weisen jeweils einen kontaktgebenden Abschnitt und einen in die Umhüllung (3) eingebetteten Abschnitt auf. Der in die Umhüllung (3) eingebettete Abschnitt geht in den Verbindungssteg (22) über.

Description

Die Erfindung betrifft ein polarisiertes elektromagnetisches Relais mit

- einem Grundkörper aus Isolierstoff, welcher mit seiner Bo denseite eine Grundebene definiert, und in welchen An schlußbahnen für feststehende Kontaktelemente sowie An schlußelemente für feststehende und bewegliche Kontaktele mente eingebettet sind,
- einem oberhalb des Grundkörpers angeordneten schwenkbaren Anker, dessen Drehachse parallel zur Grundebene verläuft und welcher zwischen mindestens zwei parallel zueinander in einer gemeinsamen Ebene angeordneten Kontaktfedern einer mit dem Anker verbundenen Kontaktfederbaugruppe angeordnet ist, wobei die Kontaktfedern entsprechend der Ankerbewegung mit den feststehenden Kontaktelementen am Grundkörper zu sammenwirken,
- einer Umhüllung aus Isolierstoff, welche die Kontaktfedern in einem Mittelabschnitt umgibt und aus welcher im Bereich der Ankerdrehachse zwei transversale, mit den Kontaktfedern verbundene Anschlußstege herausragen, wobei die Anschluß stege jeweils mit einem Befestigungslappen verbunden sind, welcher sich mit seiner Blechebene senkrecht zur Grundebene erstreckt,
- einer Spule, deren Achse parallel zur Grundebene und senk recht zur Ankerdrehachse verläuft und deren Wicklungsan schlußelemente senkrecht durch die Grundebene treten,
- einem axial in der Spule angeordneten Kern, an dessen Enden sich zum Anker gerichtete Polschuhe anschließen, welche mit dem Anker mindestens einen Arbeitsluftspalt bilden, und
- mindestens einem stabförmigen Permanentmagneten, welcher parallel zur Spulenachse zwischen den Polschuhen angeordnet ist und an den Enden der Polschuhe eine gleichnamige Pola risierung erzeugt.

Aus EP 0 197 391 B2 ist ein polarisiertes Relais bekannt, dessen Anker von einem Paar Kontaktfedern getragen ist. Die Kontaktfedern sind zusammen mit dem Anker beweglich und in ihrem mittleren Bereich jeweils mit einem sich transversal erstreckenden Dreharm ausgestattet, welcher fest mit einem Anschlußelement an einem Grundkörper verbunden ist. Dabei sind die Dreharme einstückig an die Kontaktfedern angeformt und stellen elastische Torsionselemente mit begrenzter Defor mierbarkeit dar. Die Anschlußlappen der Torsionsfederstege sind bei dem aus EP 0 197 391 B2 bekannten Relais nach unten weggebogen und in einer Ausnehmung am Grundkörper mit Mittel kontaktanschlußstücken verbunden. Hierdurch ist eine schlech te Zugänglichkeit zu den Befestigungspunkten der Anschlußlap pen der Torsionsfederstege an den Mittelkontaktanschlußstüc ken gegeben, wodurch eine einfache und genaue Justierung er schwert ist. Aus der DE 195 20 220 C1 ist ein polarisiertes elektromagnetisches Relais bekannt, dessen Anker ebenfalls im mittleren Bereich mit Dreharmen ausgestattet ist, welche mit Anschlußelementen an einem fest mit dem Grundkörper verbunde nen Teil befestigt sind. Die Dreharme weisen einen ersten ho rizontalen und einen zweiten vertikalen Schenkel auf, so daß sich am Scheitel eine Ecke ergibt, die eine optimale Raumaus nutzung erschwert.

Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, ein gepoltes Relais mit reduzierter Bauhöhe zu schaffen, bei welchem eine genaue und dauerhafte Justierung von Kontaktabstand und Überhub mög lich ist und welches sich durch eine hohe Stoßfestigkeit aus zeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Spule oberhalb des Ankers angeordnet ist, daß sich die Anschlußste ge mit ihrer Blechebene senkrecht zur Grundebene erstrecken und deren Höhe von der dem Anker zugewandten Seite bis zum Befestigungslappen stetig zunimmt, daß die Kontaktfedern je weils zwei Federarme und einen Verbindungssteg aufweisen, daß der Verbindungssteg mit seiner Blechebene senkrecht zur Grund ebene ausgerichtet ist, daß die Federarme jeweils einen kon taktgebenden Abschnitt und einen in die Umhüllung eingebette ten Abschnitt aufweisen, wobei der in die Umhüllung eingebet tete Abschnitt in den Verbindungssteg übergeht, und daß die Befestigungslappen an jeweils einem senkrecht aus dem Grund körper herausragenden Mittelkontaktanschlußstift befestigt sind.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, die Bauhöhe gepolter elektromagnetischer Relais von ca. 10 mm auf unge fähr 5 mm zu reduzieren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs form ist der Befestigungslappen ein in Richtung auf die Spule gebogener Fortsatz des Anschlußsteges. Der Anschlußsteg ist vorzugsweise über einen Blattfedersteg mit einem Federarm ei ner Kontaktfeder verbunden. Dabei stellt der Anschlußsteg ei ne in Richtung auf die Ankerdrehachse verlaufende Verlänge rung eines Federarmes dar, welche im wesentlichen parallel zur Spulenachse verläuft und sich mit ihrer Blechebene im we sentlichen parallel zur Grundebene erstreckt. Die Anschluß stege und die sich daran anschließenden Befestigungslappen umgreifen vorzugsweise die Mittelkontaktanschlußstifte. Dies trägt zu einer guten Zugänglichkeit der Befestigungspunkte und zu einer verbesserten Justierung des Kontaktabstandes bei. Die Verbindung zwischen Befestigungslappen und Mittel kontaktanschlußstiften erfolgt vorzugsweise durch Wider standsschweißung oder Laserschweißung. Durch die mit ihrer Blechebene vertikal zur Grundebene ausgerichteten Befesti gungslappen ist die Kontaktfederbaugruppe zusammen mit dem Anker bei der Montage von oben in den Grundkörper bzw. Sockel einsetzbar. Nach Erreichen eines gewünschten Kontaktabstandes wird die Kontaktfederbaugruppe zusammen mit dem Anker am Grundkörper befestigt. Wird die Kontaktfederbaugruppe zusam men mit dem Anker beim Einbau in den Grundkörper in Längs richtung gezielt schräg eingesetzt, läßt sich eine mechani sche Monostabilität des Relais voreinstellen. Dies ist bei spielsweise möglich durch die Wahl eines kleineren Kontaktab standes an den Öffnerkontakten als an den Schließerkontakten.

Im Sinne einer Verringerung der Anzahl der erforderlichen Re laisbauteile sind die Kontaktfedern einschließlich der Ver bindungsstege, der Anschlußstege und der Befestigungslappen vorzugsweise aus einer gemeinsamen Platine gefertigt. Dassel be gilt für die Anschlußbahnen für die feststehenden Kontakt elemente, wobei die Anschlußelemente durch senkrecht abgebo gene Anschlußlappen der Platine gebildet sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Umhüllung der Kontaktfederbaugruppe eine Aufnahme für den An ker auf, so daß der Anker isolierend zwischen den Kontaktfe dern angeordnet werden kann. Der Anker ist dabei entweder mit der Umhüllung der Kontaktfederbaugruppe verklebt oder über vertikal stehende, deformierte Zapfen der Umhüllung mit der Kontaktfederbaugruppe verbunden. Der Anker ist vorzugsweise plan gestaltet, wobei zur Reduktion des magnetischen Wider standes im Magnetkreis zwischen dem Anker und dem mindestens einen Permanentmagneten ein Kopplungsstück angeordnet ist. Dieses Kopplungsstück kann entweder am Magneten per Laser schweißung befestigt oder in einer Umhüllung der Spule gehal ten sein. Eine weitere Reduktion der Bauhöhe des Relais er gibt sich, wenn der Anker ab seinem Mittelbereich um etwa den halben Hubwinkel zu den Polschuhen hin gebogen ist.

Vorteilhafterweise ist die Spule zusammen mit dem Kern und den Polschuhen von einer Isolierstoff-Umhüllung umgeben und durch den Grundkörper ein Sockel des Relais gebildet, welcher den Anker und die Kontaktfederbaugruppe aufnimmt, wobei die Isolierstoff-Umhüllung zusammen mit der Bodenseite des Soc kels ein Gehäuse für das Relais bildet. Bei der Komplettie rung eines derartigen Relais wird die von der Isolierstoff- Umhüllung umgebene Spule auf den Sockel geschoben, bis der gewünschte Ankerhub erreicht ist. Die Isolierstoff-Umhüllung der Spule klemmt dabei auf dem Sockel und das Relais kann im folgenden mit Gießharz abgedichtet werden.

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

Fig. 1 eine axonome Schnittdarstellung eines erfindungsge mäßen Relais,

Fig. 2 einen Sockel und eine Kontaktfederbaugruppe zusam men mit einem Anker eines erfindungsgemäßen Relais in explosionsartiger Darstellung und

Fig. 3 Kontaktfedern sowie in den Sockel gemäß Fig. 2 eingebettete Anschlußbahnen und Anschlußelemente.

In Fig. 1 ist ein Relais zu sehen, dessen Gehäuse durch die Bodenseite eines Sockels 1 und eine über den Sockel geschobe ne Isolierstoff-Umhüllung 56 einer Spule 5 gebildet ist. Die Umhüllung 56 ist vorzugsweise durch Umspritzung der Spule 5 hergestellt. Durch die Bodenseite des Sockels 1 als Grundebe ne des Relais treten Kontaktanschlußelemente 11 und Wick lungsanschlußelemente 51 hindurch. Oberhalb des Sockels 1 und unterhalb der Spule 5 sind eine Kontaktfederbaugruppe 2 und ein Anker 4 angeordnet (siehe auch Fig. 2). Die Kontaktfe derbaugruppe 2 weist eine Umhüllung 3 aus Isolierstoff auf, in welcher zwei in einer gemeinsamen Ebene parallel zueinan der liegende Kontaktfedern 20 eingebettet sind.

Die Umhüllung 3 ist vorzugsweise durch eine Umspritzung der Kontaktfedern 20 gebildet. Jede Kontaktfeder 20 besitzt einen Verbindungssteg 22 und zwei Federarme 21. Aus der Umhüllung 3 ragen kontaktgebende Enden der Federarme 21 heraus, an wel chen Kontaktstücke 25 aus Profilmaterial aufgeschweißt sind. Die in die Umhüllung 3 eingebetteten Abschnitte der Federarme 21 gehen direkt in die Verbindungsstege 22 über (siehe auch Fig. 3). Ferner weist die Umhüllung 3 eine Aufnahme für den Anker 4 auf, wodurch der Anker 4 isolierend zwischen den Kon taktfedern 20 angeordnet ist. In der Spule 5 ist axial ein Kern 53 angeordnet, an dessen Enden sich zum Anker 4 gerich tete Polschuhe 54 anschließen. Zwischen den Polschuhen 54 ist parallel zur Spulenachse ein stabförmiger dreipoliger Perma nentmagnet 6 angeordnet, welcher an den Enden der Polschuhe 54 eine gleichnamige Polarisierung S erzeugt.

Um den magnetischen Widerstand zwischen dem Anker 4 und dem Permanentmagneten 6 zu reduzieren, ist oberhalb des Ankers im Bereich der Ankerdrehachse ein Kopplungsstück 41 angeordnet. Die Anschlußelemente 11 für die Kontaktelemente 14 und 25 sind bei dem Relais gemäß Fig. 1 als SMT-Anschlußfahnen aus geführt. Grundsätzlich können sie auch als Einpreßstifte aus gebildet sein.

In den aus Isolierstoff bestehenden Sockel 1 sind aus einer gemeinsamen Platine gefertigte Anschlußbahnen 13 für festste hende Kontaktelemente 14 eingebettet. Die feststehenden Kon taktelemente 14 sind auf die Anschlußbahnen 13 geschweißt. Die Kontaktanschlußelemente 11 sind durch nach unten gebogene Lappen einer gemeinsamen Platine für die Anschlußbahnen 13 gebildet (siehe auch Fig. 3). Entsprechendes gilt für die Mittelkontaktanschlüsse, welche ebenfalls durch abgebogene Anschlußlappen der Anschlußbahnen gebildet sind. Die Mittel kontaktanschlußstifte 12 sind durch nach oben weggebogene An schlußlappen gebildet, während die Anschlußelemente 11 der Mittelkontakte nach unten weggebogen sind und durch die Bo denseite des Sockels 1 hindurchragen.

Anhand der Fig. 2 und 3 ist zu erkennen, daß die Kontakt federbaugruppe 2 zwei voneinander getrennte, parallel verlau fende Kontaktfedern 20 enthält, die an ihren Federarmen 21 aufgeschweißte Schaltkontakte 25 tragen. Die Kontaktfedern 20 sind aus einer gemeinsamen Platine vorgefertigt und in ihrem Mittelabschnitt von einer Isolierstoff-Umhüllung 3 umgeben. Außer den kontaktgebenden Enden der Federarme 21 ragen im Be reich der Ankerdrehachse zwei transversale Anschlußstege 23 aus der Umhüllung 3 heraus, welche sich mit ihrer Blechebene senkrecht zur Grundebene erstrecken. Die Anschlußstege 23 sind jeweils über einen Blattfedersteg mit einem Federarm 21 einer Kontaktfeder 20 verbunden. Dabei stellt der Blattfeder steg eine in Richtung auf die Ankerdrehachse verlaufende Ver längerung eines Federarmes 21 dar, welche im wesentlichen parallel zur Spulenachse verläuft und sich mit ihrer Ble chebene im wesentlichen parallel zur Grundebene erstreckt. Des weiteren weist die Kontaktfederbaugruppe 2 zwei Befesti gungslappen 24 auf, deren Blechebene senkrecht zur Grundebene ausgerichtet ist. Die Befestigungslappen 24 sind an jeweils einem senkrecht aus dem Sockel 1 herausragenden Mittelkon taktanschlußstift 12 befestigt und über die Anschlußstege 23 mit den Kontaktfedern 20 verbunden. Ferner nimmt die Höhe der vertikal stehenden Anschlußstege 23 von der dem Anker 4 zuge wandten Seite bis zum Befestigungslappen 24 rampenartig zu. Der Verbindungssteg 22 ist gänzlich von der Isolierstoff- Umhüllung 3 umgeben und mit seiner Blechebene senkrecht zur Grundebene ausgerichtet (siehe Fig. 3).

Da die Mittelkontaktanschlußstifte 12 und die Befestigungs lappen 24 in einer Ebene senkrecht zur Grundebene aneinander liegende Verbindungsflächen aufweisen, ist die Kontaktfeder baugruppe 2 zusammen mit dem Anker 4 bei der Montage von oben in den Sockel 1 einsetzbar. Bei Erreichen eines gewünschten Kontaktabstandes werden die Befestigungslappen 24, welche zu sammen mit den Anschlußstegen 23 die Mittelkontaktanschluß stifte 12 umgreifen, an Verbindungsflächen der Mittelkon taktanschlußstifte 12 angeschweißt. Die an den kontaktgeben den Enden der Federarme 21 angeschweißten Kontaktstücke 25 überdecken jeweils zwei feststehende Kontaktelemente 14. Zu einer weiteren Reduktion der Bauhöhe des Relais tragen ferner die leicht nach oben zu den Polschuhen 54 hin gebogenen Enden des Ankers 4 bei.

Des weiteren ist bei der Montage der gewünschte Ankerhub auf einfache Weise einstellbar. Dazu wird die Spule 5 sowie der ebenfalls von der Isolierstoff-Umhüllung 56 umgebene Kern 53 und die Polschuhe 54 sowie der unterhalb der Spule 5 angeord nete Permanentmagnet 6 auf den mit der Kontaktfederbaugruppe 2 und dem Anker 4 bestückten Sockel 1 geschoben, bis der ge wünschte Ankerhub eingestellt ist. Die Umhüllung 56 der Spule klemmt dabei mit ihrem unteren Rand auf dem Sockel 1. Durch einen magnetischen Abgleich ist sichergestellt, daß das Re lais bei einer gewünschten Spannung anspricht bzw. zurück fällt.

Claims

1. Polarisiertes, elektromagnetisches Relais mit

1. einem Grundkörper (1) aus Isolierstoff, welcher mit seiner Bodenseite eine Grundebene definiert, und in welchen An schlußbahnen (13) für feststehende Kontaktelemente sowie Anschlußelemente (11, 12) für feststehende (14) und beweg liche Kontaktelemente (25) eingebettet sind,
2. einem oberhalb des Grundkörpers (1) angeordneten schwenkba ren Anker (4), dessen Drehachse parallel zur Grundebene verläuft und welcher zwischen mindestens zwei parallel zu einander in einer gemeinsamen Ebene angeordneten Kontaktfe dern (20) einer mit dem Anker (4) verbundenen Kontaktfeder baugruppe (2) angeordnet ist, wobei die Kontaktfedern (20) entsprechend der Ankerbewegung mit den feststehenden Kon taktelementen (14) am Grundkörper (1) zusammenwirken,
3. einer Umhüllung (3) aus Isolierstoff, welche die Kontaktfe dern (20) in einem Mittelabschnitt umgibt und aus welcher im Bereich der Ankerdrehachse zwei transversale, mit den Kontaktfedern (20) verbundene Anschlußstege (23) herausra gen, wobei die Anschlußstege (23) jeweils mit einem Befe stigungslappen (24) verbunden sind, welcher sich mit seiner Blechebene senkrecht zur Grundebene erstreckt,
4. einer Spule (5), deren Achse parallel zur Grundebene und senkrecht zur Ankerdrehachse verläuft und deren Wicklungs anschlußelemente (51) senkrecht durch die Grundebene tre ten,
5. einem axial in der Spule (5) angeordneten Kern (53), an dessen Enden sich zum Anker (4) gerichtete Polschuhe (54) anschließen, welche mit dem Anker (4) mindestens einen Ar beitsluftspalt bilden, und
6. mindestens einem stabförmigen Permanentmagneten (6), wel cher parallel zur Spulenachse zwischen den Polschuhen (54) angeordnet ist und an den Enden der Polschuhe (54) eine gleichnamige Polarisierung (S) erzeugt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (5) oberhalb des Ankers (4) angeordnet ist, daß sich die Anschlußstege (23) mit ihrer Blechebene senkrecht zur Grundebene erstrecken und deren Höhe von der dem Anker (4) zugewandten Seite bis zum Befestigungslappen (24) stetig zunimmt, daß die Kontaktfedern (20) jeweils zwei Federarme (21) und einen Verbindungssteg (22) aufweisen, daß der Ver bindungssteg (22) mit seiner Blechebene senkrecht zur Grunde bene ausgerichtet ist, daß die Federarme (21) jeweils einen kontaktgebenden Abschnitt und einen in die Umhüllung (3) ein gebetteten Abschnitt aufweisen, wobei der in die Umhüllung (3) eingebettete Abschnitt in den Verbindungssteg (22) über geht, und daß die Befestigungslappen (24) an jeweils einem senkrecht aus dem Grundkörper (1) herausragenden Mittelkon taktanschlußstift (12) befestigt sind.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußsteg (23) über einen Blattfedersteg, welcher eine in Richtung auf die Ankerdrehachse verlaufende Verlänge rung eines Federarmes (21) darstellt, im wesentlichen paral lel zur Spulenachse verläuft und sich mit seiner Blechebene im wesentlichen parallel zur Grundebene erstreckt, mit einem Federarm (21) einer Kontaktfeder (20) verbunden ist.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungslappen (24) ein in Richtung auf die Spule (5) gebogener Fortsatz des Anschlußsteges (23) ist.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstege (23) und die sich daran anschließenden Befestigungslappen (24) die Mittelkontaktanschlußstifte (12) umgreifen.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfedern (20) einschließlich Verbindungsstegen (22), Anschlußstegen (23) und Befestigungslappen (24) aus ei ner gemeinsamen Platine gefertigt sind.

6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (3) der Kontaktfederbaugruppe (2) eine Auf nahme für den Anker (4) aufweist.

7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (4) plan gestaltet ist und daß zwischen dem An ker (4) und dem mindestens einen Permanentmagneten (6) ein Kopplungsstück (41) angeordnet ist.

8. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (4) ab seinem Mittelbereich um etwa den halben Hubwinkel zu den Polschuhen (54) hin gebogen ist.

9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Grundkörper (1) ein Sockel des Relais gebildet ist, welcher den Anker (4) und die Kontaktfederbaugruppe (2) aufnimmt, daß die Spule (5) zusammen mit dem Kern (53) und den Polschuhen (54) von einer Isolierstoff-Umhüllung (56) um geben ist und daß die Isolierstoff-Umhüllung (56) zusammen mit der Bodenseite des Sockels (1) ein Gehäuse für das Relais bildet.