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Elektromagnetisches Relais Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches
Relais mt einem E-förmigen kernloch, einem auf den Enden des erjoches aufliegenden,
durch Blattfedern gelagerten U-förmigen Anker, einem Kontaktfedersatz mit senkrecht
aus der Federebene herausgebogenen Anschlußfahnen und einem das Magnetsystem und
das Kontaktsystem aufnehmenden Isolierstoffkörper.
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Derartige speziell für Leiterplattentechnik entwickelt Relais zeichnen
sich durch geringes Gewicht und insbesondere durch geringe Bauhöhe aus. Durch den
Wunsch nach
Erweiterung des Anwendungsgebietes dieser Leiterplattenrelais
entstanden zwei Grundtypen, die man als SchTuachstrom'y? na Starkstromtyp bezeichnen
kann.
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Beim Schwachstromtyp können dünnere Kontaktfedern und klenr~re Kontaktdrücke
verwendet werden. Die Ankeranzugskraft reicht dann aus, um bis zu vier Kontaktwechsler
zu betätigen.
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Da der Starkstromtyp einen Strom von mehreren Ampere bei Netzspannung
schalten muß, kann wegen des erforderlichen Xcnta-Ktdruckes und aus Platzgründen
in der Regel nur ein Schlitz oder Wechselkontakt untergebracht werden.
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Ein Leiterplattenrelais, das als Schwachstromtyp bezeichnet werden
kann, ist aus der deutschen Auslegeschrlft 2 07 5sd bekanntgeworden. Der Eisenkreis
besteht hier aus einer. E-förmigen Kernjoch und einem U-förmigen Anker. Der Kontcktfecersatz
befindet sich unterhalb eines auf dem Mittelschenkel des E-förmigen Kernjoches befestigten
Spulenkörpers, dessen Flansche so ausgebildet sind, daß sich eine gute Verriegelung
mit einem den Kontaktfedersatz aufnehmenden Kontaktfederkörper ergibt und daß sie
eine Auflagefläche für das E-förmige Kernjoch bilden. Halbzylindrische Aussparungen
in einem Spulenkörperflansch nehmen die Spulenanschlußfahnen auf. Ferner wird durch
am Spulenkörper angeformte Flächen und Vorsprünge eine Führung für einen Kontaktbetätigungsschieber
geschaffen.
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Der Kontaktsatz mit vier Wechslern besteht aus langgestreckten Mittelkontaktfedern
und Arbeitskontaktfedern sowie kurzen Ruhekontaktfedern. Von den Kontaktfedern abgebogene
Anschluß-
,stifte sind durch Aussparungen in der Grundplatte des
Kontakten federkörpers herausgeführt.
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Der durch langgestreckte Federn gelagerte kr, der Spulenkörer und
der Kontaktfederkörper werden durch Schrauben miteinander verbunden. Das Relais
befindet sich in einem becherförmlgen solierstoffgehäuse, das nach der Montage von
Kontakten und Magneteinhelt durch einen Gehäusedeckel abgeschlossen wird.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, auf kleinstem RGUm ein für
die Flachmontage auf Leiterplatten geeignetes Starkstromrelais für Prüfspannungen
von einigen Tausend Volt zu schafen, bei dem keine Justierarbeit an den Kontakten
anfällt und der Spulenkörper ohne großen Aufwand auszuwechseln ist. Vorzugsweise
soll das Relais mit zwei Umschaltkontakten ausgerastet werden.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der das Relais
tragende Isolierstoffkörper aus einem Kontaktfederkörper und einem Magnetkreiskörper
zusammengesetzt ist und daß an diesen beiden Körpern angeformte, sich überlappende
Trennwände Kriechwege von mehreren Millimetern zwischen den Kontakten einerseits
und dem Eisenkreis bzw. der Spule andererseits schaffen.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der der Kontaktfederkörper
eine die Spule seitlich umfassende Wanne aufweist, wobei zwischen den Seitenwänden
dieser Wanne und den äußeren, seitlichen Begrenzungswänden zwei Umschaltkontakte
angeordnet sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Fig. 1 bis 4
der Zeichnung erläutert.
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Fig. 1 bis 3 zeigen Schnittdarstellungen des Relais Fig. 4 zeigt die
Einzelteile des Relais in auseir.andergezogener Darstellung.
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Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugs zeichen
versehen.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein Kernjoch, mit 2 ein durch eine Blattfeder
3 gelagerter Anker und mit 4 eine Verbindungsschraube bezeichnet. Der im unteren
Teil der Darstellung zu erkennende von taktsatz besteht aus einer kurzen, rechtwinklig
gebogenen Ruhekontaktfeder 5, einer langgestreckten Mittelkontaktfeder 6 und einer
kurzen, auf der Bodenplatte 8d eines aus Kontaktfeaerkörper 8 und Magnetkreiskörper
9 bestehenden Isolierstoffkörpers befestigten Arbeitskontaktfeder lo. Die zugehörigen
Anschlußfahnen tragen die Bezugszeichen 5a, 6a und loa. Ein Kontakten tätigungsschieber
11 befindet sich zwischen dem Anker 2 und dem die Kontaktniete tragenden Ende der
unter Vorspannung auf der Ruhekontaktfeder 5 auf liegenden Mittelkontaktfeder 6.
Die Arbeitskontaktfeder lo und die Mittelkontaktfeder 6 weisen je zwei Aussparungen
6, lob auf, in die zylindrische Zapfen 8e, 8f hineingreifen, während die Ruhekontaktf
eder 5 in dem Schlitz 8g einer Erhebung 8h der Bodenplatte 8d geführt wird. Ein
Gehäusedeckel 12 schließt den Isolierstoffkörper nach oben hin ab.
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Die Schnittzeichnung in Fig. 2 zeigt den auf den Mittelschenkel des
E-förmig ausgebildeten Kernjoches 1 aufgebrachten Spule körper 13 mit der Erregerwicklung
7. Mit 13c ist ein Vorsprung am linken Spulenkörperflansch 13a bezeichnet, der einen
Rnscnlay für den U-förmigen Anker 2 bildet. Derselbe Spulenkörperflansch weist eine
Vertiefung 13d auf, die zusammen mit einer entsprechenden Nase 8i im Kontaktfederkörper
8 für eine gute VerriGyelung der genannten Teile sorgt.
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Der rechte Spulenkörperflansch 13b ist stark verbreitert und stellt
so eine Auflagefläche für den Quersteg des E--örmigen Kernjoches 1 dar.
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In der in Fig. 3 dargestellten Schnittzeichnung ist der Aufbau des
Kontaktfederkörpers 8 mit den Kontaktfedern 5, 6 und lo anschaulich dargestellt.
Die Schnittebenen im urteren und im oberen Teil der Darstellung sind in der Höhe
versetzt. Im oberen Teil der Darstellung ist die im wesentlichen aus einer rechteckigen
Blattfeder bestehende Arbeitskontaktfeder lo in den Nontaktfederkörper 8 eingelegt.
Die Arbeitskontaktfeder lo weist beiderseits des Kontaktniets Aussparungen lob auf,
durch die am Unterteil angeformte zylindrische Zapfen 8e hindurchgreifen. Eine zusätzliche
Führung ergibt sich durch Aussparungen loc in der Arbeitskontaktfeder lo in Verbindung
mit entsprechenden Vorsprüngen 8j des Kontaktfederkörpers 8; die senkrecht aus der
Federebene herausgebogene Anschlußfahne loa wird durch eine Aussparung 8k in der
Bodenplatte 8e hindurchgeführt.
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Mit 8h sind rechteckförmige Erhebungen auf der Bodenplatte 8d bezeichnet,
die mit einem Schlitz 8g versehen und zur Aufnahme der kurzen rechtwinklig gebogenen
Ruhekontaktfeder 5 bestirm.t sind. Das senkrecht aus der Federebene abgebogene Teil,
an dem der Anschlußstift 5a angeformt ist, wird in diesen Schlitz 8g hineingepreßt;
der Anschlußstift 5a wird durch eine Öffnung in der Grundplatte 8d hindurchgeführt.
Die Oberseite der Erhebung dient teilweise als Auflagefläche für das den Kontaktniet
tragende Ende der Ruhekontaktfeder. Die Ruhekontaktfeder 5 ist beiderseits des Kontaktniets
sprunghaft verbreitert und liegt mit dieser Verbreiterung auf den zur Führung der
Arbeitskontaktfedern lo bestimmten Vorsprüngen 8j auf, so daß sich ein bestimmter
Abstand zwischen Ruhekontaktfeder 5 und Arbeitskontaktfeder lo ergibt.
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Die als langgestreckte Blattfedern ausgebildeten Mittelkontaktfedern
6 tragen an einem Ende die Kontaktniete und eisen am anderen Ende Aussparungen 6b
auf, die am Kontaktfederkörper 8 angeformte Zapfen 8f aufnehmen. Die Zapfen 8f befinden
sich auf Erhebungen, so daß sich ein bestimmter Abstand zwischen Feder 6 und Bodenplatte
8d ergibt. An dem zur Befestigung dienenden Ende der Feder 6 ist ein Lappel16c abgebogen,
der in einen dafür vorgesehenen Schlitz im Kontaktfederkörper 8 eingeführt wird
und an dem der durch eine Aussparung 81 in der godenplatte 8d hindurchgeführte Stromanschlußstift
6a angeformt ist. Sämtliche Stromanschlußstifte sind zur Erhöhung der Steifigkeit
mit einer Längssicke versehen.
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Der abgebogene Lappen 6c bewirkt die seitliche Führung der Mittelkontaktfeder
6. Die Federn 6 sind zu dem die Kontaktniete tragenden Ende hin stetig verjüngt,
so daß geringere Rückstellkräfte erzielt werden.
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In Fig. 3 sind mit 8c senkrechte am Kontaktfederkörper 8 angespritzte
Trennwände bezeichnet, durch die ein zur Aufnahme des Spulenkörpers 13 geeigneter,
wannenartiger Raum geschaffen wird. Diese Trennwände 8c stellen eine gute elektrische
Isolierung zwischen den Kontaktfedern 5, 6 und lo der Erregerwicklung 7 dar und
sorgen für eine zusätzliche seitliche Führung der Kontaktfedern. In dem rechten
Spulenkörperflansch 13b befinden sich zwei halbzylindrische Aussparungen 13e.
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Die Bohrungen 13f nehmen die Spulenanschlußfahnen 7a auf.
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Es-sind maximal vier solcher Anschlußfahnen vorgesehen.
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Anhand von Fig. 4 soll der Zusammenbau des Relais beschrieben werden,
bei dem folgende Reihenfolge eingehalten wird: Zunächst werden die Arbeitskontaktfedern
lo im Kontakt federkörper 8 durch Kaltverformen der durch die Federn hindurchgreifenden
zylindrischen Zapfen 8e befestigt. Auf entsprechende leise werden die Mittelkontaktfedern
6 mit dem Kontaktfederkörper 8 verbunden. Nach Einlegen des Kontaktbetätigungsschiebers
11 erfolgt der Einbau der Ruhekontaktfedern 5 durch Einschieben in die Schlitze
8g.
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Nach diesen Montageschritten sind sämtliche Kontaktfedern 5, 6 und
lo im Kontaktfederkörper 8 in einer definierten Ruhelage gehalten, so daß keinerlei
Justierarbeit an den Kontaktfedern anfällt. In dieser Ruhelage liegen die Yjittelkontaktfedern
6 unter Vorspannung auf den Ruhekontaktfedern 5.
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Eine zweite Baugruppe, die getrennt vormontiert wird, besteht aus
dem Magnetkreiskörper 9, dem Spulenkörper 13 mit der Erregerwicklung 7, dem E-förmigen
Kernjoch 1 und dem U-förmigen Anker 2.
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Der Magnetkreiskörper 9 ist ähnlich wie der Kontaktfederkörper 8 aufgebaut.
Er besteht im wesentlichen aus einem aus senkrechten Isolierstoffwänden 9a, 9b zusammengefügten,
rechteckförmigen Rahmen, einer Grundplatte mit einer der Größe des Spulenkörpers
13 entsprechenden Aussparung 9e und senkrechten, in einem bestimmten Abstand parallel
zu den langen Seitenwänden verlaufenden Trennwänden 9c. Die durch die Aussparung
9e in der Grundplatte des Magnetkreiskörpers 9 entstandenen, waagerechten Trennwände
9d erstrecken sich über die gesamte Länge der Seitenwände 9a und sind an der hinteren
Seitenwand 9b durch einen Steg verbunden, so daß sich eine im wesentlichen U-förmige
Anordnung ergibt.
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Die Spulenanschlußfahnen 7a können vor oder nach dem rsJickelvorgang
in den Spulenkörper 13 eingesetzt werden. Sie sind in den Führungsschlitzen bereits
so weit arretiert, daß sie den Beschleunigungen beim Wickelvorgang standhalten.
Nach dem Anlöten der Anschlußdrähte wird der Mittelschenkel des -förmigen Kernjoches
1 in den Spulenkörper 13 eingeführt. Anschließend wird der U-förmige Anker 2 aufgesetzt,
dessen Haltefedern 3 beispielsweise mit dem Anker vernietet sein können. Eine Kuns=-stoffolie
14, die sich zwischen den Anker 2 und dem Kernjoch 1 befindet, schafft einen Luftspalt
zwischen dem Anker und dem Kernjoch und verhindert so ein Haften des Ankers nach
Unterbrechung des Spulenstromes.
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Diese vormontierte Baugruppe kann nun auf den Kontaktfederkörper 8
aufgesetzt werden. Eine gute Verriegelung des linken Spulenkörperflansches 13a mit
dem Kontaktfederkörper 8 ergibt sich durch eine Aussparung 13d in diesem Spulenkörperflansch
und einer am Kontaktfederkörper angeformte Nase 8i. Bohrungen in dem Verbindungssteg
der Haltefedern 3, im Quersteg des E-förmigen Kernjoches 1 und in einem Klemmblech
15 nehmen die Befestigungsschrauben 4 auf, die sich ihr eigenes Gewinde in senkrechte
Sacklöcher 8m des Kontaktfederkörpers 8 schneiden und so die genannten Teile und
den rechten Spulenkörperflansch 13b in einer bestimmten Relativlage fest miteinander
verbinden.
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Die waagerechten Trennwände 9d des Magnetkreiskörpers 9 überdecken
die vom Kontaktfederkörper 8 aufgenommenen Kontaktfedern 5, 6 und lo, bilden eine
Auflagefläche für die Außenschenkel
des E-förmigen Kernjoches 1
und schaffen eine gute elektrische Isolierung zwischen den Außenschenkeln des E-förmigen
Kernjoches 1 und den Kontaktfedern 5, 6 und lo.
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Ferner bilden die waagerechten Trennwände 9d zusammen mit senkrechten
Trennwänden 8c sowie den Seitenwänden 8a und der Grundplatte 8d des Kontaktfederkörpers
8 abgeschlossene Kammern für die Kontaktfedern 5, 6 und lo. Sie ermöglichen so die
vorgeschriebenen Kriechstrecken von 4 mm und eine Prüfspannung von 2,5kV.
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Das Isolierstoffgehäuse wird durch Aufschweißen einer Kunststofffolie
12 nach oben hin abgeschlossen. Dies hat den Vorteil, daß in der Nähe der Bodenplatte
keine Trennfugen vorliegen, die zum Eindringen von Flußmitteldämpfen beim Tauchlöten
führen könnten.
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Aus obiger Beschreibung und den Zeichnungen 1 und 4 geht hervor, daß
der aus zwei Wechslern bestehende Kontaktfedersatz nicht unterhalb, sondern zu beiden
Seiten des unteren Teils des Spulenkörpers angeordnet ist.
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Dieser Aufbau ermöglicht eine extrem niedrige Bauhöhe, durch die sich
das Relais sehr. gut für die Flachmontage auf Leiterplatten eignet. Die Relaisanschlüsse
sind dem bei Leiterplatten üblichen Rastermaß angepaßt.
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Der Gesamtaufbau ist so beschaffen, daß der Spulenkörper nach dem
Lösen der beiden Schrauben leicht ausgewechselt werden kann, ohne daß vorher das
gesamte Relais aus der Leiterplatte ausgelötet werden müßte. Es lassen sich auf
diese Weise entweder defekte Spulen austauschen oder die Spulen durch solche mit
anderen Betriebsspannung evietzeulo Seiten Beschreibung 6 Ansprüche