DE19825078C1 - Polarisiertes elektromagnetisches Relais - Google Patents
Polarisiertes elektromagnetisches RelaisInfo
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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 (9)
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,
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.
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