DE2146407B2

DE2146407B2 - Flachrelais in Miniaturbauweise

Info

Publication number: DE2146407B2
Application number: DE19712146407
Authority: DE
Inventors: Werner 8500 Nuernberg Minks
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1971-09-16
Filing date: 1971-09-16
Publication date: 1978-03-02
Also published as: DE2146407A1; GB1360582A; DE2146407C3; AU4650172A; AU472586B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit einem in der Mitte der Erregerspule drehbar gelagerten, mit seinen beiden Enden über die Stirnseiten der Erregerspule hinausragenden, flachen Anker, der in zwei Drehlagen von Dauermagneten gehalten wird, die gegenüber der einen Flachseite des Ankers an dessen beiden Enden außerhalb der Erregerwicklung angeordnet sind, und mit gegenüber der anderen Flachseite des Ankers angeordneten Kontakten.

Es besteht ein Bedarf an elektromagnetischen Relais, bei denen das Gehäuse und die Steckanschlüsse den bekannten IC-Bausteinen mit zwei Reihen von Anschlüssen entsprechen, wie sie die DIN 41 866 vorschreibt. Diese Bauform heißt »Dual-in-line« oder abgekürzt DIL. Relais der Erfindung können daher anstelle von und zwischen IC-Bausteinen auf Schaltungsplatten mit Anschlüssen im Rastermaß eingesteckt werden.

Auch die Höhe eines solchen Flachrelais ist wegen ι>·> des genormten Schaltungsplattenabstandes, vor allem bei der Verwendung von Steckfassungen, auf 13,5 bzw. 10,5 mm begrenzt.

Es sind bereits verschiedene Formen von Relais geringer Größe und niedriger Bauart bekannt.

Eine Verkleinerung wird insbesondere dadurch erzielt, daß der Anker als flacher Kippanker ausgebildet wird, der innerhalb der Erregerspule angeordnet wird und außerhalb der Spule angeordnete Kontakte betätigt. Solche Relais sind aus dem DT-GBM 19 96 111, den US-PSen 29 75 252,33 35 376,34 70 506, der GB-PS 11 82 044, der FR-PS 8 89 593 und der FR-PS 83 705 als Zusatz zum FR-Patent 13 22 838 bekannt.

Es ist weiter bekannt, bei solchen Relais Dauermagnete vorzusehen, um den Anker in einer der beiden Stellungen festzuhalten. Dadurch wird die Kontaktkraft erhöht, so daß die Erregerspule entsprechend kleiner bemessen werden kann. Solche Relais sind bekannt aus der DT-AS 10 19 383 und der DT-AS 12 68 743. Bei diesen bekannten Relais sind die Anschlüsse auch in Form von zwei Reinen von Steckanschlüssen ausgebildet.

Die bekannten Relais sind aber für den eingangs genannten Verwendungszweck aber immer noch zu groß. Einen nicht unbeträchtlichen Raum nimmt hierbei die Kontaktanordnung ein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Kontaktanordnung bei einem Relais der eingangs genannten Art so umzugestalten, daß eine weitere Verkleinerung der Abmessungen und ein vereinfachter Aufbau erzielt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die beweglichen Kontakte aus mindestens einer flachen, in Längsrichtung der Spule verlaufenden Kontaktfeder bestehen, die, die Kontaktfeder in zwei unabhängig voneinander betätigbare Hälften unterteilend, jeweils in der Mitte an der sie umfassenden Gehäuseschale befestigt ist, und daß in jeder der beiden Drehlagen des Ankers nur jeweils ein Ankerende an dem zugehörigen Dauermagneten anliegt, während das andere Ankerende die zu jenem gehörenden Kontaktfederhälften betätigt.

Das Relais gemäß der Erfindung hat vorteilhaft zwei Teüerregerspulen, wobei die Ankerlagerung in je einer halben Ausnehmung eines Teilspuienkörpers gebildet ist. Damit sich bei der Drehung die zugehörigen Magnetpole von Dauermagnet und Anker möglichst in jeder Halteposition flächig gegenüberliegen, ist der Anker vorteilhaft V-förmig ausgebildet.

Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in Draufsicht einen Schnitt durch ein Relais in Höhe des Ankers,

F i g. 2 einen Querschnitt durch dieses Relais,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch das Magnetsystem des Relais,

F i g. 4 einen Längsschnitt in einer anderen Schaltstellung durch das Magnetsystem des Relais,

Fig.5 in Draufsicht das Kontaktsystem ohne Gehäuse,

F i g. 6 einen Längsschnitt durch das Kontaktsystem nach F i g. 5,

F i g. 7 einen Querschnitt durch das Kontaktsystem aus F i g. 5,

F i g. 8 und 9 in perspektivischer Darstellung die beweglichen Teile des Kontaktsystems aus F i g. 5,

Fig. 10 einen Längsschnitt einey mit Kontaktsystem und Magnetsystem zusammengebauten Relais.

Für ein impulsbetriebenes Relais setzt sich das Antriebssystem aus der Erregerspule 10, dem Anker 30

und den beiderseits der Erregerspule jeweils zwischen den Spulenflanschen 1!, 12 des Spulenkörpers 16 und den U-Schenkel 21, 22 gelagerten Permanentmagneten 40, 50 zusammen, deren Nord-Südrichtung gleich orientiert ist. Der gesamte Aufbau wird also von dem U-förmigen Grundblech 20 getragen Die Dauermagnete 40,50 befinden sich nur auf einer Seite des Ankers 30 (siehe F i g. 3,4 und 10). Durch Stromstöße wechselnder Richtung wird der Anker 30 in verschiedener Richtung polarisiert und so in zwei Lagen geschaltet. Hierzu ist |_U der Anker 30 in seinem Schwerpunkt 33 kippbar gelagert. Er besteht aus weichmagnetischem Material, z. B. aus gestanztem weichmagnetischen Blech. Als Lager für den Anker 30 dienen einerseits zwei in der Mitte des Ankers gegenüberliegende Zapfen 31,32, von υ quadratischem Querschnitt, und andererseits entsprechend geformte Ausnehmungen 13, 14 im Kernteil 15 des Spulenkörpers 16, in denen die Ankerzapfen eingegliedert sind. Für eine einfache Herstellung dieser Lager ist der Spulenkörper 16 zweiteilig ausgebildet, so daß jede Spulenkörperhälfte zur Bildung der Lager mit einer halben Ausnehmung beiträgt.

Das Antriebssystem ist in einer das U-förmige Grundblech 20 formschlüssig umfassende Gehäuseschale 60 untergebracht. Die mechanische Verbindung zwischen Spulenkörper 16 und Gehäuseschale 60 erfolgt durch ein den Spulenkörper umfassendes Schirmblech 70, das durch Schnappbefestigung mit der betreffenden Gehäuseschale verbunden ist. Dieses Schirmblech dient zugleich zum Abschirmen des Relais j<> gegen magnetische Einwirkungen von außerhalb. Zweckmäßigerweise ist das Schirmblech 70 mit Erdanschlußteilen 71, 72 versehen, die teilweise in der Gehäuseschale 60 selbsthaltend eingebettet sind. Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, daß die betreffenden Anschlußteile 71, 72 mit ihren Widerhaken ähnlichen Vorsprüngen in der Gehäuseschalc 60 durch Einpressen befestigt sind. Schirmblech 70 und zugehörige Erdanschlußteile 71, 72 sind in vorteilhafter Weise einstückig hergestellt. In der Gehäuseschale 60 für das Antriebssystern sind ferner die Anschlußteile 17, 18 der Erregerspule 10 formschlüssig eingepreßt. Zu diesem Zweck sind die Anschlußteile 17, 18 mit Widerhaken ähnlichen Vorsprüngen versehen, mit denen sie in angepaßten öffnungen in der Gehäuseschale selbsthaltend verrasten.

Der elektrische Anschluß der Spule 10 an die Anschlußteile !7, 18 erfolgt durch Herumwickeln des Spulendrahtes um einen jeweils hierfür vorgesehenen mittleren Teil des Anschlußteils und Verlötung an dieser ^₀ Stelle. In der unteren Gehäuseschale 60 können ferner die Anschlußteile der Relaiskontakte des Kontaktsystems (Arbeits-, Ruhe- oder Umschaltkontakte) in entsprechenden Ausnehmungen 61, 62, 63, 64 befestigt werden. Die beiden an den Spulenflanschen 11, 12 angeordneten Permanentmagnete 40, 50 halten den Magnetanker 30 jeweils in einer Drehlage stabil, die durch Polarisation des Ankers hervorgerufen und durch magnetische Durchflutungen des an dem Dauermagneten am nächsten liegende Ankerteil gehalten wird. _b0 Durch entgegengeseti'.te Erregung der Spule 10 kippt der Magnetanker 30 in die andere Lage um. Die Erregung braucht nur ein kurzer Impuls zu sein, da nach dem Erreichen der anderen Lage der Magnetanker 30 durch den betreffenden Permanentmagneten gehalten _h-, wird. Die wechselnde Magnetisierung des Ankers 30 kann entweder durch Umpolen einer einzigen Erregerwicklung oder bei mehreren aufeinander- oder hintereinanderliegenden Wicklungen durch einen entsprechenden Strom erzeugt werden.

Wie der F i g. 6 entnehmbar ist, besitzen die Anschlußteile 90, 9J₁ 92 (93) an ihren den beweglichen Relaiskontakten zugewandten Enden eine Kontaktaullage 94, 95. Sämtliche Anschlußteile 17, 18, 71, 72, 90 sind an ihren aus der unteren Gehäuseschale herausragenden Enden als Lötanschlüsse zum Einbau in eine gedruckte Schaltungsplatte oder als Steckanschlüsse zum Einstecken in eine entsprechende Fassung ausgebildet, die mit einer gedruckten Schaltungsplatte verbunden ist. Das Rastermaß dieser Lot- bzw. Steckanschlüsse entspricht der Dual-in-line-Bauweise.

In der oberen Gehäusehälfte 80 ist das Kontaktsystem und das Betätigungsorgan 3 untergebracht. Das Kontaktsystem 2 besteht bei einer Verwirklichung eines Arbeits-, Ruhe- oder Umschaltkontaktes aus einer nicht ganz bis zur Mitte längsgeschlitzten Kontaktfeder 100, die in der Mitte 101 an der oberen Gehäuseschale 80 befestigt ist (Fig. 8). Hierzu dient ein durch die Kontaktfeder f00 durchgreifender, warm verformter Zapfen 81 der oberen Gehäuseschale 80. Die Kontaktfeder 100 hat flache, im Querschnitt etwa hutförmige Gestalt und an ihren Enden erhabene Kontaktstellen 102, 103, die insbesondere aus aufgeschweißtem Kontaktmpterial bestehen.

Die flachen Teile dieses Kontaktsystems können nahe an die Erregerspule angelegt werden, während die elektrisch betätigten. Raum benötigenden Teile von den Stirnflächen der Erregerspule, gegenüber den Dauermagneten, liegen. Die Kontaktstücke sind zweckmäßigerweise aus einem anfänglich auf die Kontaktfeder 100 aufgeschweißten durchgehenden Kontaktdraht hergestellt, dessen mittlerer Teil beim Ausstanzen der Kontaktfeder herausfällt. Zur Herstellung des erforderlichen Kontaktdruckes ist die Kontaktfeder 100 vorgespannt. Nach dem Zusammenbau der beiden Gehäuseschalen 60, 80 liegt die Kontaktfeder 100 mit einem Kontaktstück (z. B. 103) unter Spannung auf dem zugeordneten Anschlußteil (z. B. 91) auf.

Zur Betätigung dienen in der oberen Gehäuseschale 80 geführte Isolierstoffteile 110, 120, die mit dem kippbar gelagerten Anker 30 in Wirkverbindung stehen (siehe F i g. b). Der Hub des Ankers 30 ist so bemessen, daß beim Umschalten der eine Isolierstoffteil 110 das zugeordnete Kontaktstück 102 der Kontaktfeder 100 abhebt, während der andere Isolierstoffteil 120 durch die Vorspannung der Kontaktfeder weggedrückt wird, bis das zweite Kontaktstück 103 der Kontaktfeder mit der erforderlichen Kontaktkraft auf dem zugeordneten Festkontaktstück 95 aufliegt. Somit sind die Kontaktfedern 100 mit dem Anker 30 über die als Betätigungselemente dienenden Isolierstoffteile 110,120 kraftschlüssig verbunden.

Das Kontaktsystem ist mit den Betätigungsteilen, wie das Antriebssystem, in der Gehäuseschale 80 vormontiert. Die Verbindung der beiden Gehäuseschalen 60,80 erfolgt vorzugsweise durch Formschluß, und zwar durch die gezahnten Anschlußteile VJ, 18. Sie kann jedoch auch durch UltraschallverschweiBen oder durch Kleben erzielt werden.

Das oben beschriebene Kontaktsystem mit seiner Kentaktfeder 100 liefert entweder einen Ruhe- oder einen Arbeitskontakt. Durch entsprechende Schaltung der Anschlußteile 90 usw. an ihre Lot- oder Steckanschlüsse kann der Ruhe- bzw. Arbeitskontakt in einen Umschaltkontakt umgewandelt werden. Hierzu ist es beispielsweise lediglich erforderlich, zwei Lot- oder

Steckanschlüsse derart miteinander zu verbinden, daß sie in keiner stabilen Stellung der Kontaktfedern 100 von dieser überbrückt werden.

Das Kontaktsystem kann außerdem mit zwei Umschaltkontakten verschen werden. Hierzu bedarf es einer anderen Ausführungsform der Kontaktfeder (Fig.9). In diesem Falle sind zwei elektrisch voneinander getrennte Kontaktfedern t30, 140 vorgesehen, die jeweils in der Mitte 131 bzw. 141 in gleicher Weise wie oben beschrieben, an der oberen Gehäuseschalt befestigt sind und jeweils einen gesonderten Anschluß teil 132 bzw. 142 besitzen, der nach dem Zusammenbai der beiden Gehäuscschalcn 60, 80 aus der unterer Gchäuseschale 60 hcrausragt. Im übrigen sind die beiden Kontaktfedern 130,140 von gleicher Gestalt wk die oben beschriebene Kontaktfeder 100 und können ir gleicher Weise wie diese durch Ausstanzen oder Bieger hergestellt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches Relais mit einem in der Mitte der Erregerspule drehbar gelagerten, mit seinen beiden Enden über die Stirnseiten der Erregerspule hinausragenden, flachen Anker, der in zwei Drehlagen von Dauermagneten gehalten wird, die gegenüber der einen Flachseite des Ankers an dessen beiden Enden außerhalb der Erregerwicklung angeordnet sind, und mit gegenüber der anderen Flachseite des Ankers angeordneten Kontakten, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Kontakte aus mindestens einer flachen, in Längsrichtung der Spule verlaufenden Kontaktfeder (100,130,140) bestehen, die, die Kontaktfeder in is zwei unabhängig voneinander betätigbare Hälften unterteilend, jeweils in der Mitfe (101, 131, 141) an der sie umfassenden Gehäuseschale (80) befesugt ist, und daß in jeder der beiden Drehlagen des Ankers nur jeweils ein Ankerende an dem zugehörigen Dauermagneten anliegt, während das andere Ankerende die zu jenem gehörenden Kontaktfederhälften betätigt.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (16 und 180) aus zwei, etwa gleichen Teilen mit je einer halben Ausnehmung zur Bildung der Zapfendrehlager zusammengesetzt ist.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (30) V-förmig mit weitem öffnungswinkel (nahezu 180°) ausgebildet ist.

4. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Kontakte (90,91,92,93) den Kontaktstellen (94, 95) der Kontaktfederhälften vor der Stirnseite der Erregerwicklung gegenüberliegen und daß die Kontakifederhälften auf der einen Seite der Erregerwicklung jeweils auf den feststehenden Kontakten aufliegen und auf der anderen Seite durch den Anker (30) von den feststehenden Kontakten weggedrückt werden.