DE3630371A1 - Elektromagnetisches kleinschaltrelais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Klein­ schaltrelais mit einem eine Spulenwicklung zwischen zwei Flanschen tragenden Spulenkörper, einem in Axialrichtung des Spulenkörpers angeordneten Kern sowie einem parallel dazu außerhalb der Wicklung verlaufenden Joch, wobei Kern und Joch an dem ersten Spulenflansch miteinander gekop­ pelt sind und an dem zweiten Spulenflansch freie Enden aufweisen, wobei an dem freien Jochende ein Anker gela­ gert ist, der mit dem freien Kernende einen Arbeitsluft­ spalt bildet, und wobei an dem zweiten Spulenflansch eine Kontaktkammer angeformt ist, in welcher ein Anschlußele­ ment für eine vom Anker betätigte Kontaktfeder und minde­ stens ein Gegenkontaktelement verankert sind.

Ein derartiges Relais ist beispielsweise in dem DE-GM 82 35 283 beschrieben. Die Kontaktfeder liegt in diesem Fall unmittelbar auf der Oberfläche des plattenförmigen Ankers auf und trägt in der geradlinigen Verlängerung nach unten die Kontaktstücke, wobei auch die Gegenkon­ taktelemente mehr oder weniger unmittelbar unter dem An­ ker angeordnet sind. Die Kriech- und Luftstrecken zwi­ schen den Gegenkontaktelementen einerseits und dem Ma­ gnetsystem mit dem Anker und der Mittelkontaktfeder an­ dererseits sind dabei verhältnismäßig klein, was aber bei Anwendung derartiger Relais zum Schalten hoher Ströme bei niedrigen Spannungen nicht nachteilig ist. Will man aber mit einem derartigen Relais hohe Spannungen schalten, so ergeben sich auch wesentlich höhere Anforderungen an die Isolierstrecken zwischen den Gegenkontaktelementen und dem Magnetsystem, denen man mit dem bekannten Aufbau nur dadurch Rechnung tragen könnte, daß die Abstände zwischen den einzelnen Teilen im Grundkörper, daß heißt im Spulen­ körper, entsprechend groß gewählt werden, was aber wie­ derum zu einer ungewünschten Volumenvergrößerung führen müßte. Überdies ist es bei dem bekannten Aufbau nur mit zusätzlichen Maßnahmen möglich, die Spulenwicklung in ausreichendem Maße gegenüber den übrigen Teilen des Re­ lais abzudichten und zu isolieren, wobei sich ebenfalls das Volumen erhöht.

Zur besseren Isolierung der Spulenwicklung und der Gegen­ kontaktelemente wird in der DE-OS 34 37 544 vorgeschla­ gen, die Spule nach dem Wickeln mit Kunststoff zu um­ spritzen und dabei erst den Grundkörper zur Aufnahme der Gegenkontaktelemente auszuformen. Das bedeutet allerdings einen zusätzlichen Spritzvorgang. Außerdem sind dort zwar die Gegenkontaktelemente gegeneinander durch eine im Grundkörper angeformte Trennwand isoliert, die erforder­ lichen Isolierstrecken des einen Gegenkontaktelementes gegenüber dem Magnetsystem sind aber auch dort nur durch entsprechende Abstände, also Volumenvergrößerungen, er­ reichbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, bei dem die erforderlichen Iso­ lierstrecken zwichen den Gegenkontaktelementen und dem Magnetsystem im Spulenkörper durch entsprechende Gestal­ tung bei möglichst geringem Gesamtvolumen erreicht wer­ den, wobei in diesem kleinen Volumen eine Kontaktfeder mit möglichst weicher Federcharakteristik untergebracht ist, wobei außerdem mit möglichst wenigen Teilen eine einfache und gegebenenfalls auch automatisierte Fertigung ermöglicht wird und wobei nach Bedarf auch eine Abdich­ tung des Relais nach außen und eine Einbettung der Spu­ lenwicklung auf einfache Weise möglich sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das freie Kernende gegenüber dem Jochende in die Kontakt­ kammer hinein verlängert ist und mit seiner Flachseite eine Polfläche für einen ersten Schenkel des L-förmigen Ankers bildet, wobei der Anker mit seinem zweiten Schen­ kel etwa senkrecht zum Jochschenkel stehend an diesem gelagert ist, daß die Kontaktfeder den ersten Ankerschen­ kel und das freie Kernende im wesentlichen U-förmig um­ gibt, sich mit ihren drei Hauptabschnitten entlang der Umfangswand der Kontaktkammer erstreckt, mit einem Ende an ihrem Anschlußelement befestigt ist, mit ihrem Mittel­ abschnitt an den ersten Ankerschenkel angekoppelt ist und mit mindestens einem der Seitenschenkel mit einem Gegen­ kontaktelement zusammenwirkt.

Bei dem erfindungsgemäßen Relais ist also der winkelför­ mige Anker mit einem Schenkel so auf der Stirnseite des Joches gelagert, daß er mit seinem anderen Schenkel - im angezogenen Zustand - flach auf der Seitenfläche des ver­ längerten Kerns aufliegt. Auf diese Weise wird also eine große Polfläche geschaffen, ohne daß der Kern stirnseitig eine verbreiterte Polplatte aufweisen muß. Dies hat den Vorteil, daß der Kern ebenso wie das Joch durch das Spu­ lenrohr hindurch in die Kontaktkammer eingeschoben werden kann. Die Kontaktkammer selbst kann demnach ringsum mit hochgezogenen Wänden ausgebildet sein, wobei lediglich die den zweiten Spulenflansch bildende, zur Spulenwick­ lung hin gerichtete Seitenwand kleine Durchführungen für den Kern und für das Jochende aufweisen muß. Dabei könn­ ten die Konstruktion und die Herstellung des Relais wei­ ter dadurch vereinfacht sein, daß das Joch mit dem Kern einstückig als U-förmig gebogenes Blechteil ausgebildet ist, welches von der Seite des ersten Spulenflansches her in den Spulenkörper eingeschoben wird.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Relais liegt darin, daß die Kontaktfeder sich durch ihre U-Form an drei Seiten der Kontaktkammer entlang von deren Seiten­ wänden erstreckt und damit unter größtmöglicher Ausnut­ zung des zur Verfügung stehenden Volumens der Kontaktkam­ mer eine möglichst weiche Federcharakteristik erhält. Sie ist mit einem Ende, wie erwähnt, an ihrem Anschlußelement befestigt, während ihr entgegengesetztes freies Ende zweckmäßigerweise am Anker eingehängt wird, um so den An­ ker in der Lagerung zu halten und eine eigene Ankerlager­ feder einzusparen. Vorzugsweise sind in der Kontaktkammer zwei Gegenkontaktelemente vorgesehen, von denen jedes mit einem der Seitenabschnitte der Kontaktfeder zusammen­ wirkt. Auf diese Weise werden in einer bevorzugten Aus­ führungsform ein Öffnerkontakt und ein Schließerkontakt mit der gemeinsamen Kontaktfeder geschaffen, wodurch die Funktion eines Umschaltkontaktes erreicht wird. Denkbar wäre aber bei entsprechender Anordnung der Gegenkontakt­ elemente auch die Schaffung zweier Schließer- (oder Öff­ ner-) Kontakte, welche mit der gemeinsamen Kontaktfeder einen Brückenkontakt bilden würden. In diesem letzteren Falle bräuchte natürlich die Kontaktfeder keinen eigenen Anschluß.

Insbesondere bei Verwendung zweier Gegenkontaktelemente ist es vorteilhaft, wenn der Kern und das Joch, der Anker und die Kontaktfeder mit ihren jeweiligen Hauptebenen senkrecht zur Einbauebene des Relais stehen. Auf diese Weise können auch die Gegenkontaktelemente als Flachteile ausgebildet und unmittelbar im Boden der Kontaktkammer verankert werden, wobei ihre Anschlußstifte ebenso wie der Anschlußstift für die Kontaktfeder auf kurzem Wege durch den Boden der Kontaktkammer zur Abschlußseite des Relais geführt sind. Spulenanschlußstifte sind parallel dazu in üblicher Weise, beispielsweise im ersten Spulen­ flansch, vorgesehen.

Die Kontaktfeder ist zweckmäßigerweise in ihren Seitenab­ schnitten jeweils in zwei Schenkel unterteilt, wobei ein erster Schenkel am Anschlußelement befestigt bzw. am An­ ker eingehängt ist und jeweils ein zweiter, mit dem Ende freibeweglicher Schenkel ein Kontaktstück trägt und mit dem jeweiligen Gegenkontaktelement zusammenwirkt. Diese Unterteilung kann auch teilweise in den Mittelabschnitt hinein fortgesetzt sein, so daß lediglich ein mittlerer Steg in dem Teil verbleibt, in welchen der Anker an­ greift.

Der ringsum mit Ausnahme einer einzigen Seite, vorzugs­ weise der der Anschlußebene gegenüberliegenden Oberseite, geschlossene Kontaktraum kann auf einfache Weise mit ei­ nem aufgesteckten oder aufgeschobenen Deckel verschlossen werden, wobei die verbleibenden Spalte mittels Gießharz oder durch Ultraschallverschweißung oder auf sonstige Weise verschlossen werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbei­ spiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäß gestalte­ ten Relais in Draufsicht,

Fig. 2 einen Teilschnitt der Kontaktkammer, von der Seite gesehen,

Fig. 3 einen Querschnitt, auf die Stirnseite der Kontakt­ kammer gesehen,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des aus Spulenkör­ per und Deckel gebildeten Gehäuses,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der in das Gehäuse einzusteckenden Teile und

Fig. 6 eine vormontierte Baugruppe mit Kontaktfeder, An­ schlußelement und Anker.

Das in der Zeichnung dargestellte Relais besitzt als Grundkörper einen Spulenköper 1 und auf dessen Spulenrohr 1 a eine Wicklung 2, welche zwischen einem ersten Spulen­ flansch 3 und einem zweiten Spulenflansch 4 aufgebracht ist. Stirnseitig vor dem Spulenflansch 4 ist eine Kon­ taktkammer 5 mit einer umlaufenden Seitenwand 5 a und ei­ nem Boden 5 b angeformt. Dieser Kontaktraum 5 ist also le­ diglich zur Oberseite hin offen, während der Boden 5 b Durchbrüche für noch zu beschreibende Kontaktanschlußele­ mente und in dem zur Wicklung hin gerichteten, durch den Spulenflansch 4 gebildeten Wandelement Durchführungen für die freien Enden eines Kernjoches 6 aufweist.

Das Kernjoch 6 ist U-förmig aus einem Magnetblech gebogen und steht mit seinen Hauptebenen senkrecht zur Einbauebe­ ne des Relais. Der erste Schenkel 6 a des Kernjochs bildet den Kern, der durch das Spulenrohr 1 a gesteckt ist und mit seinem verlängerten Ende 6 c in den Kontaktraum hin­ einreicht. Der andere Schenkel 6 b des Kernjochs bildet das neben der Spule parallel zum Kern verlaufende Joch, das mit seinem freien Ende 6 d nur geringfügig in die Kon­ taktkammer hinreicht und mit seiner Stirnseite ein Lager für einen winkelförmigen Anker 7 bildet. Dabei ist der erste Ankerschenkel 7 a an der erwähnten Stirnseite des Jochendes 6 d gelagert, und zwar derart, daß der zweite Ankerschenkel 7 b in der Kontaktkammer annähernd parallel zur Seitenfläche des Kernendes 6 c verläuft bzw. mit die­ sem einen Arbeitsluftspalt bildet. Da die Polfläche durch die Seitenfläche des Kerns 6 a gebildet wird, braucht die­ ser keine vergrößerte Stirnseite in Form einer Polplatte aufzuweisen. Die Form des Kernjochs 6 ist daher auf sehr einfache Weise herzustellen und zu montieren, da dieses Kernjoch von der Seite des Spulenflansches 3 her in den Spulenkörper eingeschoben werden kann und die ringsum ge­ schlossenen Wände der Kontaktkammer nicht hinderlich sind.

In der Kontaktkammer 5 ist eine im wesentlichen U-förmig gestaltete Kontaktfeder 8 vorgesehen (siehe auch Fig. 5), welche sich entlang der Umfangswand 5 a der Kontaktkammer erstreckt und auf diese Weise eine möglichst große freie Federlänge und damit eine weiche Federcharakteristik er­ hält. Der Mittelabschnitt 8 a der Kontaktfeder weist zwei übereinander liegende Fenster 8 b auf, in welche zwei Be­ tätigungsnasen 7 c des Ankers 7 eingreifen. Die Seitenab­ schnitte der Kontaktfeder 8 sind jeweils durch einen Schlitz 8 c in zwei Schenkel unterteilt, wobei sich die Schlitze 8 c bis in den Mittelabschnitt fortsetzen und le­ diglich einen verhältnismäßig schmalen Steg 8 d stehen lassen. Die jeweils oberen Schenkel in den geteilten Sei­ tenabschnitten der Kontaktfeder 8 dienen zur Befestigung bzw. Einhängung, während die jeweils unteren Schenkel der Kontaktgabe dienen. So ist der Schenkel 8 e mit seinem En­ de an einem Anschlußelement 9 befestigt, beispielsweise angeschweißt, während der Schenkel 8 f mit einem am Ende angeformten senkrechten Steg 8 g sowie zwei Haltelappen 8 h an Haltenasen 7 d des Ankers 7 eingehängt ist (siehe auch FIG 6). Die unteren Schenkel 8 j und 8 k der Kontaktfeder 8 sind an ihren Enden frei beweglich und geben mit diesen entsprechend der Schaltbewegung des Ankers 7 abwechselnd Kontakt mit einem der Gegenkontaktelemente 10 bzw. 11. Diese sind jeweils mit Kontaktstücken 12 versehen und mit ihren Anschlußstiften 10 a bzw. 11 a ebenso wie der An­ schlußstift 9 a des Anschlußelementes 9 durch den Boden 5 b der Kontaktkammer gesteckt; die entsprechenden Durchbrü­ che können an den Anschlußstiften eng anliegen und nach­ träglich zusätzlich abgedichtet werden. Im übrigen kann die Rückstellkraft der Kontaktfeder 8, die gleichzeitig als Ankerlagerfeder dient, durch Verdrehen des Anschluß­ elementes an einer im Querschnitt verminderten Sollbiege­ stelle 9 b beeinflußt bzw. justiert werden.

Die Gegenkontaktelemente 10 und 11 liegen jeweils an ei­ ner Trennwand 13 bzw. 14 an, welche in der Kontaktkammer 5 senkrecht zum Boden 5 b angeordnet sind und die Gegenkon­ taktelemente gegenüber dem Joch 6 a bzw. dem Anker 7 iso­ lieren. Die beiden Gegenkontaktelemente 10 und 11 sind überdies beim gezeigten Beispiel identisch zueinander ausgebildet und lediglich um 180 Grad verdreht in dem Bo­ den der Kontaktkammer verankert.

Bei der Montage des Relais werden an den bewickelten Spu­ lenkörper 1 die Wicklungsanschlußstifte 16 nach innen ab­ gebogen. Danach werden die gemäß Fig. 6 vormontierte Bau­ gruppe von Anker und Kontaktfeder von oben in die Kon­ taktkammer 5 eingesteckt, in welcher bereits zuvor die Gegenkontaktelemente 10 und 11 verankert wurden. Danach braucht die Kontaktkammer lediglich noch durch Aufbringen eines Deckels 15 verschlossen zu werden. Dieser Deckel 15 umschließt mit drei Seitenwänden die Spulenwicklung 2 und außerdem die Stirnseite des Flansches 3. Außerdem ist ei­ ne Verschlußplatte 15 a angeformt, welche die Oberseite der Kontaktkammer 5 verschließt. Sie liegt dabei auf ei­ nem umlaufenden Absatz 5 c der Kontaktkammer, auf der Oberseite des Spulenflansches 4 und auf den Oberseiten der Trennwände 13 und 14 auf. Dadurch ergibt sich eine gute Isolierung zwischen den Gegenkontaktelementen und dem Anker bzw. der Spulenwicklung. Die Kontaktkammer kann darüber hinaus noch auf übliche Weise abgedichtet werden, beispielsweise mittels Gießharz, Klebstoff oder durch An­ wendung von Ultraschall. Im letzteren Fall können am Dec­ kel 15 bzw. an den entsprechenden Oberflächen des Spulen­ körpers 1 und der Kontaktkammerwände 5 a deformierbare Rippen oder dergleichen vorgesehen werden.

Claims (11)

1. Elektromagnetisches Kleinschaltrelais mit einem eine Spulenwicklung (2) zwischen zwei Flanschen (3, 4) tragen­ den Spulenkörper (1), einem in Axialrichtung in dem Spu­ lenkörper (1) angeordneten Kern (6 a) sowie einem parallel dazu außerhalb der Wicklung verlaufenden Joch (6 b), wobei Kern und Joch an dem ersten Spulenflansch (3) miteinander gekoppelt sind und an dem zweiten Spulenflansch (4) freie Enden aufweisen, wobei an dem freien Jochende (6 d) ein Anker (7) gelagert ist, der mit dem freien Kernende (6 c) einen Arbeitsluftspalt bildet, und wobei an dem zweiten Spulenflansch (4) eine Kontaktkammer (5) angeformt ist, in welcher ein Anschlußelement (9) für eine vom Anker be­ tätigte Kontaktfeder (8) und mindestens ein Gegenkontakt­ element (11, 12) verankert sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das freie Kernende (6 c) gegenüber dem Jochende (6 d) in die Kontaktkammer (5) hin­ ein verlängert ist und mit seiner Flachseite eine Polflä­ che für einen ersten Schenkel (7 b) des L-förmigen Ankers (7) bildet, wobei der Anker mit seinem zweiten Schenkel (7 a) etwa senkrecht zum Joch (6 b) stehend an diesem gela­ gert ist, daß die Kontaktfeder (8) den ersten Ankerschen­ kel (7 b) und das freie Kernende (6 c) im wesentlichen U-förmig umgibt, sich mit ihren drei Hauptabschnitten entlang der Umfangswand (5 a) der Kontaktkammer (5) er­ streckt, mit einem Ende (8 e) an ihrem Anschlußelement (9) befestigt ist, mit ihrem Mittelabschnitt (8 a) an den er­ sten Ankerschenkel (7 b) angekoppelt ist und mit mindesten einem der Seitenschenkel (8 j, 8 k) mit einem Gegenkontakt­ element (10, 11) zusammenwirkt.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kern (6 a) und das Joch (6 b) einstückig als U-förmiges Kernjoch (6) ausgebildet sind.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kontaktfeder (8) mit einem, dem Anschlußelement (9) entgegengesetzten Ende (8 f) an dem zweiten Ankerschenkel (7 a) als Ankerlagerfe­ der angreift.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptebenen von Kern (6 a) und Joch (6 b), Anker (7) und Kontaktfeder (8) jeweils senkrecht zur Einbauebene des Relais stehen.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktkammer mit einer ringsum verlaufenden Umfangswand (5 a) zusammen mit dem zweiten Spulenflansch (4) sowie einem Boden (5 b) einen bis auf die Oberseite allseitig geschlossenen Raum bildet, der lediglich zur Spule hin Durchbrüche für den Kern (6 a) und das Joch (6 b) so wie im Boden Durchführun­ gen für Anschlußstifte (9 a, 10 a, 11 a) des Kontaktfeder- Anschlußelementes (9) und der Gegenkontaktelemente (10, 11) aufweist.

6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (5 b) der Kontaktkammer (5) zwei Gegenkontaktelemente (10, 11) ver­ ankert sind, welche mit jeweils einem Seitenschenkel (8 j, 8 k), der Kontaktfeder zusammenwirken und einen Umschalt­ kontakt bilden.

7. Relais nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Kontaktraum zwischen den Ge­ genkontaktelementen (10, 11) und dem Anker (7) bzw. dem Kern (6 a) jeweils im Spulenkörper angeformte Trennwände (13, 14) vorgesehen sind.

8. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umfangswände (5 a) der Kontakt­ kammer (5) und gegebenenfalls die Trennwände (13, 14) je­ weils bis zur Oberseite des Relais reichen und daß die Kontaktkammer mittels eines auf die Umfangswände aufge­ setzten Deckels (15) verschlossen ist.

9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Sei­ tenabschnitte der Kontaktfeder (8) in zwei Schenkel (8 e, 8 j; 8 f, 8 k) unterteilt sind, wobei jeweils ein erster Schenkel (8 e bzw. 8 f) an dem Anschlußelement (9) befe­ stigt bzw. am Anker (7) angekoppelt ist und wobei jeweils ein zweiter Schenkel (8 j, 8 k) ein Kontaktstück trägt und mit einem Gegenkontaktelement (10, 11) zusammenwirkt.

10. Relais nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Unterteilung der Seitenabschnitte der Kontaktfeder (8) in den Mittelab­ schnitt (8 a) hineinreicht und die beiden Schenkel nur über einen schmalen Steg (8 d) im Bereich der Ankopplung an den Anker (7) verbunden sind.

11. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der An­ ker (7) zwei Betätigungsnasen (7 c) aufweist, welche in Fensterausnehmungen (8 b) des Mittelabschnitts (8 a) der Kontaktfeder eingreifen.