EP0129068B1 - Elektromagnetisches Kleinrelais und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a small electromagnetic relay according to the first part of claim 1.
- the invention also relates to a method for producing such a relay.
- a relay according to the preamble of claim 1 is essentially known from US-A-3717829.
- a flat armature is arranged next to the coil winding, so that it forms a working air gap with a core pole face at both ends.
- a bridge contact spring connected to the armature makes contact with a fixed contact element on both sides.
- the known relay obviously requires a relatively large extension in all directions. So this relay is built relatively wide even in the embodiment with only one armature. This can already be seen from the fact that a core with a rectangular cross section and a large width apparently carries a coil which has a correspondingly large extent in width. But also in terms of height, the known relay structure requires a relatively large amount of space, since the armature and the contact spring connected to the armature are arranged vertically in the base body. In addition, the known relay obviously requires many individual parts and assembly processes.
- the object of the invention is to provide a particularly simple small relay with the basic structure according to the preamble of claim 1, which can be manufactured with a few simple parts and has a very flat or a very narrow structure.
- the size and connection configuration of this relay should be able to be adapted to integrated circuit modules and, despite the minimal size mentioned, it should still be able to switch relatively high currents.
- the relay according to the invention allows a very flat or narrow structure, since in one direction only the thickness of the core punched from a sheet metal is summed up with the thickness of the coil winding including the coil former and with the thickness of the armature likewise made of a flat sheet metal with a flat contact spring attached .
- the fixed contact elements are located in front of the two armature ends and therefore do not increase the depth of the relay structure, since only two fixed contact elements are provided for the changeover contact arrangement.
- the armature is supported in the rest position under the action of the return springs on a wall of a housing cap.
- the base body expediently serves both as a coil former and as a carrier for the fixed contact elements and, if appropriate, for coil connecting elements.
- the core and the fixed contact elements can be embedded in the base body in such a way that only the pole faces of the core and the contact surfaces of the mating contact elements and the connection pins are exposed.
- the two connecting pins of the fixed contact elements with two coil connecting pins also anchored in the base body in alignment in a row, so that the relay is used either upright with a very narrow design or flat with a very low design on a circuit board can; in the second case, the connecting pins in a row only need to be bent by 90 °.
- the base body is formed by embedding the flat core and the fixed contact elements and provided with the coil winding, that the armature provided with the contact spring and the return springs is then attached laterally to the base body and by fitting one Protective cap is secured.
- the core and the mating contact elements are first punched out of a common circuit board and cut apart with the exception of one holding web hanging from a guide strip, then embedded together in insulating material and then separated from the guide strip.
- the coil connecting pins can also be punched out of the common circuit board, embedded with them and bent into a desired grid position after the coil has been wound.
- the relay according to FIGS. 1 to 3 has a base body 1. which serves both as a coil former and as a contact carrier.
- This base body 1 has a winding 2 in its central part, which is delimited at both ends by the flanges 3 and 4.
- a flat core 5 is embedded in the base body within the coil winding. which exits from the coil with its ends and forms a pole face 5a and 5b in chambers 3a and 4a of flanges 3 and 4, respectively.
- the coil flanges 3 and 4 formed by the base body 1 also each have fixed contact elements 6 and 7, which are embedded in the base body and form connection pins 6a and 7a which protrude downward, in front of the pole faces 5a and 5b.
- the contact elements 6 and 7 are each provided with contact surfaces 8.
- the base body carries on the underside two coil connection elements 9 and 10, which have connection spikes 9a and 10a protruding downwards in a row with the connection spikes 6a and 7a of the contact elements and also form winding support points 9b and 10b for the winding ends 2a and 2b.
- An armature 11, like the core 5, consists of a flat sheet metal, the armature ends 11a and 11b each being cranked so that they can lie flat on the respective pole faces 5a and 5b of the core.
- the armature 11 carries on its outer surface facing away from the coil a leaf spring 12 which is designed as a combined contact and return spring and which is fastened with its central part on the armature via welding spots 13 or in some other way.
- the leaf spring ends which are each slotted for the purpose of double contact, form a bridge contact 14 together with the two fixed contact elements 6 and 7.
- the outer leaf spring ends serve as return springs 15, which are each supported on contact surfaces 16 of the base body when the armature in the direction of Arrow 17 is inserted into the relay.
- the armature is secured against falling out by fitting a protective cap 18, it being pressed against the protective cap by the restoring force of the return springs 15.
- the return springs 15 it would also be conceivable for the armature to rest at rest with one end 11a or 11 on the corresponding pole face 5a or 5b and to perform a pivoting movement about the relevant armature end when switching.
- all return springs 15 are biased equally, so that the armature performs a translational switching movement in the direction of arrow 17 perpendicular to the coil axis when switching.
- the base body 1 also has a space 19 for receiving a getter 20.
- the relay can be tightly closed by a film 21 from the underside onto the connecting spikes 6a. 7a.
- a potting compound 23 can then be filled in to a certain level via a siphon-like opening 22 in the cap 18, as a result of which the opening 22 is also sealed when the potting compound hardens.
- connection pins 6a, 7a. 9a and 10a of the relay in a row downwards out of the relay housing.
- the relay can thus be used as a very narrow component on a circuit board. If necessary, it is also possible to connect the connecting pins 6a in a row. 7a. 9a and 10a to bend around a common axis by 90 °, so that the relay lies very flat on a circuit board.
- Fig. 3 the relay according to Fig. 1 is shown in different manufacturing stages.
- the core 5 is punched with the contact elements 6 and 7 and with the coil connecting pins 9 and 10 from a common circuit board 24, all parts remaining connected to the circuit board strip 24 via the connecting pins 6a, 7a, the winding support points 9b, 10b and via retaining webs 25 . All these parts are then encapsulated with insulating material to form the base body 1.
- the connecting pins are then cut free from the strip 24 and the retaining webs 25 are separated.
- the coil winding 2 is applied to the base body, the winding ends 2a and 2b being wound onto the respective winding support points 9b and 10b.
- the coil connecting pins 9 and 10 can then be bent over the underside of the winding, so that the connecting spikes 9a and 10a protrude parallel to the connecting spikes 6a and 7a of the contact elements on the underside of the relay.
- the armature 11 with the spring 12 can then be inserted and the relay can be closed with the protective cap 18.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Kleinrelais gemäß dem ersten Teil des Patentanspruchs 1. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Relais.
- Ein Relais nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist im wesentlichen aus der US-A-3717829 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Relais ist ein flacher Anker neben der Spulenwicklung angeordnet, so daß er an beiden Enden je einen Arbeitsluftspalt mit einer Kernpolfläche bildet. Auch dort ist zumindest in einer Ausführungsform vorgesehen, daß eine mit dem Anker verbundene Brückenkontaktfeder an beiden Seiten Kontakt mit je einem feststehenden Kontaktelement gibt. Das bekannte Relais erfordert aber offenbar nach allen Richtungen eine verhältnismäßig große Ausdehnung. So ist dieses Relais auch bei der Ausführungsform mit nur einem Anker verhältnismäßig breit gebaut. Dies ist schon daraus ersichtlich, daß offenbar ein Kern mit rechtwinkeligem Querschnitt und großer Breite eine Spule trägt, die eine entsprechend große Ausdehnung in der Breite besitzt. Aber auch in der Höhe benötigt der bekannte Relaisaufbau verhältnismäßig viel Platz, da der Anker und die mit dem Anker verbundene Kontaktfeder senkrecht im Grundkörper stehend angeordnet sind. Außerdem benötigt das bekannte Relais offensichtlich viele Einzelteile und Montagevorgänge.
- Aus der DE-A-1 816 364 ist weiterhin ein Relais mit einem flachen. oberhalb der Spule angeordneten Anker bekannt, wobei dieser Anker mit jedem seiner Enden jeweils einer Polfläche des Kerns unter Bildung eines Arbeitsluftspaltes gegenübersteht. Dieses Relais besitzt in der Zeichenebene eine verhältnismäßig hohen Aufbau, was allein durch die Dicke des Kerns und durch dessen abgewinkelte Enden bedingt ist. Aber auch in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene ist kein schmaler Aufbau möglich, da der Anker als Platte offenbar flach auf den Polflächen aufliegt und somit ebenso wie die Kontaktfeder in der Ebene senkrecht zur Zeichenebene eine gewisse Breite besitzen muß.
- Aufgabe der Erfindung ist es, ein besonders einfaches Kleinrelais mit dem Prinzipaufbau gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, welches mit wenigen einfachen Teilen herstellbar ist und einem sehr flachen bzw. einen sehr schmalen Aufbau besitzt. Dieses Relais soll in Baugröße und Anschlußkonfiguration an integrierte Schaltkreisbausteine angepaßt werden können und trotz der erwähnten minimalen Baugröße noch verhältnismäßig hohe Ströme schalten können.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Das erfindungsgemäße Relais erlaubt einen sehr flachen bzw. schmalen Aufbau, da in einer Richtung lediglich die Dicke des aus einem Blech gestanzten Kerns mit der Dicke der Spulenwicklung einschließlich Spulenkörper und mit der Dicke des ebenfalls aus einem flachen Blech bestehenden Ankers mit aufgesetzter flacher Kontaktfeder summiert wird. Die feststehenden Kontaktelemente stehen stirnseitig vor den beiden Ankerenden und erhöhen damit die Tiefe des Relaisaufbaus nicht, da nur zwei feststehende Kontaktelemente für die Umschaltkontaktanordnung vorgesehen sind.
- In zweckmäßiger Ausgestaltung des Relais stützt sich der Anker in Ruhestellung unter Einwirkung der Rückstellfedern an einer Wand einer Gehäusekappe ab. Der Grundkörper dient zweckmäßigerweise zugleich als Spulenkörper wie als Träger für die feststehenden Kontaktelemente und gegebenenfalls für Spulenanschlußelemente. Der Kern und die feststehenden Kontaktelemente können dabei derart in den Grundkörper eingebettet sein, daß lediglich die Polflächen des Kerns und die Kontaktflächen der Gegenkontaktelemente sowie die Anschlußstifte frei liegen.
- Besonders vorteilhaft ist es, die beiden Anschlußstifte der feststehenden Kontaktelemente mit zwei ebenfalls im Grundkörper verankerten Spulenanschlußstiften in einer Reihe fluchtend aus dem Relais austreten zu lassen, so daß das Relais entweder hochkant mit sehr schmaler Bauform oder flach mit sehr niedriger Bauform auf einer Leiterplatte eingesetzt werden kann ; im zweiten Fall brauchen die in einer Reihe stehenden Anschlußstifte lediglich um 90° gebogen zu werden.
- Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Relais ist es zweckmäßig, daß der Grundkörper unter Einbetten des flachen Kerns sowie der feststehenden Kontaktelemente gebildet und mit der Spulenwicklung versehen wird, daß dann der mit der Kontaktfeder und den Rückstellfedern versehene Anker seitlich an den Grundkörper angesetzt und durch Aufsetzen einer Schutzkappe gesichert wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kern und die Gegenkontaktelemente zunächst aus einer gemeinsamen Platine gestanzt und mit Ausnahme jeweils eines an einem Führungsstreifen hängenden Haltesteges freigeschnitten, dann gemeinsam in Isolierstoff eingebettet und danach vom Führungsstreifen abgetrennt werden. Auch die Spulenanschlußstifte können aus der gemeinsamen Platine gestanzt, mit eingebettet und nach dem Wickeln der Spule in eine gewünschte Rasterstellung gebogen werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt :
- Figur 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais in Explosionsdarstellung.
- Figur 2 eine Querschnittsdarstellung des Relais von Fig. 1, wobei jedoch wegen der besseren Anschaulichkeit die einzelnen Teile in verschiedenen Ebenen geschnitten sind.
- Figur 3 ein Relais gemäß Fig. 1. teilweise im Längsschnitt, wobei die einzelnen Teile in unterschiedlichen Fertigungsstadien dargestellt sind.
- Das Relais gemäß Fig. 1 bis 3 hat einen Grundkörper 1. weicher sowohl als Spulenkörper als auch als Kontaktträger dient. Dieser Grundkörper 1 trägt in seinem Mittelteil eine Wicklung 2. welche an beiden Enden durch die Flansche 3 und 4 begrenzt ist. Innerhalb der Spulenwicklung ist in den Grundkörper ein flacher Kern 5 eingebettet. welcher mit seinen Enden jeweils aus der Spule austritt und in Kammern 3a bzw. 4a der Flansche 3 bzw. 4 jeweils eine Polfläche 5a bzw. 5b bildet. Die vom Grundkörper 1 gebildeten Spulenflansche 3 und 4 tragen außerdem jeweils stirnseitig vor den Polflächen 5a bzw. 5b feststehende Kontaktelemente 6 bzw. 7, welche in den Grundkörper eingebettet sind und nach unten herausstehende Anschlußstachel 6a bzw. 7a bilden. Die Kontaktelemente 6 und 7 sind jeweils mit Kontaktoberflächen 8 versehen. Außerdem trägt der Grundkörper an der Unterseite noch zwei Spulenanschlußelemente 9 und 10, welche nach unten in einer Reihe mit den Anschlußstacheln 6a und 7a der Kontaktelemente vorstehende Anschlußstacheln 9a und 10a besitzen und außerdem Wickelstützpunkte 9b und 10b für die Wicklungsenden 2a und 2b bilden.
- Ein Anker 11 besteht ebenso wie der Kern 5 aus einem flachen Blech, wobei die Ankerenden 11a und 11 b jeweils gekröpft sind, damit sie flach auf den jeweiligen Polflächen 5a und 5b des Kerns aufliegen können. Der Anker 11 trägt auf seiner von der Spule abgewandten Außenfläche eine als kombinierte Kontakt- und Rückstellfeder ausgebildete Blattfeder 12, welche mit ihrem Mittelteil auf dem Anker über Schweißpunkte 13 oder auf sonstige Weise befestigt ist. Die Blattfederenden, die zum Zweck der Doppelkontaktgabe jeweils geschlitzt sind, bilden einen Brückenkontakt 14 zusammen mit den beiden feststehenden Kontaktelementen 6 und 7. Die äußeren Blattfederenden dienen als Rückstellfedern 15, welche jeweils an Anlageflächen 16 des Grundkörpers abgestützt werden, wenn der Anker in Richtung des Pfeiles 17 in das Relais eingesetzt wird. Durch Aufsetzen einer Schutzkappe 18 wird der Anker gegen Herausfallen gesichert, wobei er durch die Rückstellkraft der Rückstellfedern 15 gegen die Schutzkappe angedrückt wird. Durch unterschiedliche Vorspannung der Rückstellfedern 15 wäre es auch denkbar, daß der Anker in Ruhelage mit einem Ende 11 a oder 11 an der entsprechenden Polfläche 5a oder 5b anliegt und beim Schalten eine Schwenkbewegung um das betreffende Ankerende ausführt. Im Regelfall werden jedoch alle Rückstellfedern 15 gleich vorgespannt sein, so daß der Anker beim Schalten eine translatorische Schaltbewegung in Richtung des Pfeiles 17 senkrecht zur Spulenachse ausführt. Der Grundkörper 1 besitzt außerdem einen Raum 19 zur Aufnahme eines Getters 20. Das Relais kann dicht verschlossen werden, indem von der Unterseite eine Folie 21 auf die Anschlußstacheln 6a. 7a. 9a und 10a aufgesteckt und mit dem Rand 18a der Schutzkappe verschweißt bzw. verklebt wird. Danach kann über eine siphonartige Öffnung 22 in der Kappe 18 eine Vergußmasse 23 bis zu einem bestimmten Pegel eingefüllt werden, wodurch beim Aushärten der Vergußmasse auch die Öffnung 22 mit abgedichtet wird.
- Wie erwähnt, stehen die Anschlußstifte 6a, 7a. 9a und 10a des Relais in einer Reihe nach unten aus dem Relaisgehäuse heraus. Das Relais kann somit als sehr schmales Bauelement auf einer Leiterplatte eingesetzt werden. Bei Bedarf ist es auch möglich, die in einer Reihe stehenden Anschlußstifte 6a. 7a. 9a und 10a um eine gemeinsame Achse um 90° zu biegen, so daß das Relais sehr flach auf einer Leiterplatte aufliegt.
- In Fig. 3 ist das Relais gemäß Fig. 1 in verschiedenen Fertigungsstufen gezeigt. Zunächst wird der Kern 5 mit den Kontaktelementen 6 und 7 sowie mit den Spulenanschlußstiften 9 und 10 aus einer gemeinsamen Platine 24 gestanzt, wobei alle Teile über die Anschlußstifte 6a, 7a, die Wickelstützpunkte 9b, 10b und über Haltestege 25 mit dem Platinenstreifen 24 verbunden bleiben. Alle diese Teile werden dann mit Isolierstoff zur Bildung des Grundkörpers 1 umspritzt. Danach werden die Anschlußstifte vom Streifen 24 freigeschnitten und die Haltestege 25 abgetrennt. Die Spulenwicklung 2 wird auf den Grundkörper aufgebracht, wobei die Wicklungsenden 2a und 2b an die jeweiligen Wickelstützpunkte 9b und 10b angewickelt werden. Danach können die Spulenanschlußstifte 9 bzw. 10 über die Unterseite der Wicklung gebogen werden, so daß die AnschluBstacheln 9a und 10a parallel zu den Anschlußstacheln 6a und 7a der Kontaktelemente zur Unterseite des Relais herausstehen. Hierauf kann der Anker 11 mit der Feder 12 eingesetzt und das Relais mit der Schutzkappe 18 verschlossen werden.
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