EP0192928A1 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

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EP0192928A1
EP0192928A1 EP86100160A EP86100160A EP0192928A1 EP 0192928 A1 EP0192928 A1 EP 0192928A1 EP 86100160 A EP86100160 A EP 86100160A EP 86100160 A EP86100160 A EP 86100160A EP 0192928 A1 EP0192928 A1 EP 0192928A1
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EP
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coil
contact
armature
base body
relay
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Josef Dr. Rer. Nat. Weiser
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/548—Contact arrangements for miniaturised relays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/026—Details concerning isolation between driving and switching circuit

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic relay with a flat, base plane defining base body, with a coil body attached to the base body, carrying a winding with an axis parallel to the base plane, with a rod-shaped armature, which is arranged approximately axially inside the coil body, with a End is mounted on an insulating armature carrier on a first coil flange and with its other end in the area of a second coil flange between two pole plates, and with two elongated contact springs, which are each fastened in the armature carrier, extend parallel to the armature on both sides of the coil former and form a switch contact with their free ends, each with at least one mating contact element anchored in the base body.
  • Such a relay is known for example from DE-PS 31 32 239. It is an effective relay system, with additional actuating elements being dispensed with due to the direct fastening of the contact springs in the anchor carrier.
  • a changeover contact is formed on both sides of the coil, the center contact spring fastened in the armature carrier being connected to a connecting element via a flexible power supply.
  • This power supply requires a certain amount of additional production and work steps in manufacturing terms - the one shown in the exemplary embodiment
  • Relay is designed by the special construction for switching relatively low currents
  • the object of the invention is to develop a relay of the type mentioned in such a way that, while reducing the number of individual parts and production steps, with as few constructive changes as possible, the necessary insulating paths when switching large currents can also be ensured.
  • this object is achieved in that the two contact springs have an electrically conductive connection with one another and together serve as a contact bridge without its own connection between two mating contact elements arranged on both sides of the coil. If two mating contact elements are arranged on both sides of the coil, this results in a bridge changeover contact, with a mating contact element on one side of the coil being connected to a mating contact element on the other side of the coil via the bridge contact spring in each switching position
  • the advantage of the bridge contacts namely the doubling of the contact spacing with the same armature stroke, can be achieved in the relay system required here. In this way, higher currents can be switched.
  • the flexible power supplies still required in the known relay according to DE-PS 31 32 239 are omitted. If any additional spring element is necessary, it can therefore be made of plastic.
  • the number of individual parts can be reduced overall even more so that the two contact springs have an integrally formed connecting section embedded in the anchor carrier. So that instead of the two separately manufactured and possibly interconnected contact springs only a single part is punched out of Blect and embedded in the anchor carrier
  • the base body has insulating walls arranged on both sides of the coil in the area between the coil winding and the contact elements. This increases the insulating distance between the switching contacts and the excitation winding, so that in turn higher currents can be switched. A further enlargement of the insulating distances can be achieved in each case by an insulating rib formed on the base body and arranged between the opposing contact elements.
  • a protective cap placed over the coil former and the contact elements can also have insulating walls that engage between the coil winding and the respective contact elements.
  • Provide th magnet system as is also known from DE-PS 31 32 239, so there are other ways to improve the switching function of the relay for high currents.
  • Nete, flat permanent magnet which is arranged with at least four poles between two yokes connected to the pole plates on the one hand and a flux plate coupled to the bearing armature end on the other, expediently extends on both sides beyond the coil width and each has an additional free pole surface above the contact points.
  • the magnetic poles additionally present for the blower are expediently polarized in exactly the same way as the adjacent poles lying above a yoke, so that the field lines of the free poles are directed downward and away from the yoke.
  • the relay shown somewhat schematically in FIG. 1 and in FIGS. 2 and 3 has a flat base body 1, on which a coil 2 with coil body 3 and winding 4 is placed.
  • a rod-shaped armature 5 is inserted into the coil body through an axial opening, which is fixed at one end 5a in an anchor carrier 6 made of insulating material.
  • two center contact springs 7 and 8 are fastened in the armature carrier 6 on both sides of the armature and parallel to it, with their contacting ends 7a and 8a each being switchable between two mating contact elements 9 and 10 or 26 and 27 anchored in the base body.
  • the armature carrier with molded bearing pins 11 is mounted in correspondingly designed bearing shells 12 of the coil flange 13 in the coil body 3.
  • the free end of the armature 5b is switchable in the region of the second coil flange 14 between two pole plates 15 and 1 6, each forming in its extension two yokes 17 and 18, which are bent in parallel to the ground plane layer and each is a flat at one pole, four-pole Permanent magnets 19 are present.
  • the opposite poles of the permanent magnet 19 are coupled to a flux plate 20, which via an angled extension 21 forms a flux return to the armature end 5a.
  • the structure and function of the relay is already known from DE-PS 31 32 239 and described in more detail there. The relay is assembled as shown in Fig. 1 with the arrows.
  • the two contact springs 7 and 8 are electrically connected via an integrally molded connecting element 22 and fastened in the armature carrier 6. They thus form a contact bridge which, depending on the switching position of the armature, connects the mating contact element 26 with the mating contact element 10 in one case or the mating contact element 9 with the mating contact element 27 in the other case. A separate power supply for this contact bridge 7, 8 and 22 is therefore not necessary.
  • additional insulating partition walls 23 are formed in the base body 1, which extend on both sides of the coil winding up to the inside of an insulating cap 24. Additional partitions 25 are also formed in the cap itself, which lie next to the partitions 23 when the cap is put on and form a labyrinth with them. Furthermore, an insulating rib 28 is provided in the base body between the two mating contact elements 9 and 10 or 26 and 27, which serves as an additional extension of the creepage distance.
  • the relay is otherwise constructed as previously described. Only the permanent magnet 29 is widened in this case towards both sides so that additional pole faces 30 and 3 1 adjacent to the required for the switching function pole faces 32 and 33 are present. In order to deflect a corresponding deflection of the flow from these additional pole faces 30 and 3 1 downward and to the switching paths between the respective mating contact elements 9 and 10 or 26 and 27, the additional pole faces 30 and 31 are each of the same name as those lying next to them Pole surfaces 32 and 33 polarized. To increase the flux, the flux plate 35 lying above the permanent magnet is also widened, so that it covers the entire upper side of the permanent magnet 29. In this case, the partitions 23 of the base body can only extend as far as the permanent magnet 29; the partitions 25 shown in Fig. 1 can of course not be provided on the cap 36.

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Abstract

Das Relais besitzt einen flachen Grundkörper (1), eine auf dem Grundkörper sitzende Spule (2) und einen stabförmigen, axial in der Spule angeordneten Anker (5). Der Anker ist an einem Spulenflansch (13) über einen isolierenden Ankerträger (6) gelagert. Außerdem sind in dem Ankerträger zwei beiderseits der Spule angeordnete Kontaktfedern (7, 8) befestigt. Diese Kontaktfedern (7, 8) sind im Inneren des Ankerträgers über ein einstückig angeformtes Verbindungselement elektrisch verbunden und bilden so eine Kontaktbrücke, welche je nach Schaltstellung des Ankers ein Paar von im Grundkörper verankerten Gegenkontaktelementen (9, 27; 10, 26) verbindet. Das Relais ist zum Schalten hoher Ströme geeignet und benötigt keine Stromzuführungen zu den beweglichen Kontaktfedern (7, 8).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit einem flachen, eine Grundebene festlegenden Grundkörper, mit einem auf dem Grundkörper befestigten, eine Wicklung tragenden Spulenkörper mit einer parallel zur Grundebene ausgerichteten Achse, mit einem stabförmigen Anker, der annähernd axial innerhalb des Spulenkörpers angeordnet ist, mit einem Ende über einen isolierenden Ankerträger an einem ersten Spulenflansch gelagert ist und mit seinem anderen Ende im Bereich eines zweiten Spulenflansches zwischen zwei Polblechen umschattbar ist, und mit zwei langgestreckten Kontaktfedern, welche jeweils in dem Ankerträger befestigt sind, sich beiderseits des Spulenkörpers parallel zum Anker erstrecken und mit ihren freien Enden mit jeweils mindestens einem im Grundkörper verankerten Gegenkontaktelement einen Schaltkontakt bilden.
  • Ein-derartiges Relais ist beispielsweise aus der DE-PS 31 32 239 bekannt. Es handelt sich dort um ein wirkungsvolles Relaissystem, wobei durch die unmittelbare Befestigung der Kontaktfedem in dem Ankerträger zusätzliche Betätigungsorgane entfallen. Bei dem dort dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel ist beiderseits der Spule jeweils ein Umschaltkontakt gebildet, wobei die im Ankerträger befestigte Mittelkontaktfeder jeweils über eine flexible Stromzuführung mit einem Anschlußelement verbunden ist Diese Stromzuführung erfordert fertigungsmäßig einen gewissen Aufwand an zusätzlichen Teilen und Arbeitsschritten- Das dort im Ausführungsbeispiel dargestellte Relais ist im übrigen von der speziellen Konstruktion für das Schalten verhältnismäßig schwacher Ströme ausgelegt
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß unter Verminderung der Einzelteile und Fertigungsschritte bei ansonsten möglichst wenigen konstruktiven Änderungen auch die erforderlichen Isolierstrecken beim Schalten großer Ströme gewährleistet werden können.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Kontaktfedern miteinander eine elektrisch leitende Verbindung besitzen und gemeinsam als Kontaktbrücke ohne eigenen Anschluß zwischen zwei beiderseits der Spule angeordneten Gegenkontaktelementen dienen. Sind auf beiden Seiten der Spule jeweils zwei Gegenkontaktelemente angeordnet, so ergibt sich ein Brücken-Umschaltkontakt, wobei in jeder Schaltstellung jeweils ein Gegenkontaktelement auf einer Seite der Spule mit jeweils einem Gegenkontaktelement auf der anderen Seite der Spule über die Brückenkontaktfeder verbunden ist
  • Durch die erfindungsgemäße Vereinigung der beiden beweglichen, im Ankerträger befestigten Kontaktfedern zu einem einzigen Brückenkontaktelement läßt sich bei dem hier vorausgesetzten Relaissystem der Vorteil der Brückenkontakte, nämlich die Verdoppelung des Kontaktabstandes bei gleichem Ankerhub, erzielen. Auf diese Weise können höhere Ströme geschaltet werden. Andererseits entfallen bei dem erfindungsgemäßen Relais die bei dem bekannten Relais gemäß DE-PS 31 32 239 noch erforderlichen flexiblen Stromzuführungen. Falls irgend ein zusätzliches Federelement nötig ist, kann es deshalb aus Kunststoff gebildet werden.
  • Die Zahl der Einzelteile kann insgesamt noch dadurct verringert werden, daß die beiden Kontaktfedern einen ein stückig angeformten, im Ankerträger eingebetteter Verbindungsabschnitt aufweisen. Damit wird also anstelle der beiden getrennt gefertigten und evtl. miteinander ver bundenen Kontaktfedern nur ein einziges Teil aus Blect gestanzt und in den Ankerträger eingebettet
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Relais is weiterhin vorgesehen, daß der Grundkörper beiderseits de Spule jeweils im Bereich zwischen der Spulenwicklung unc den Kontaktelementen angeordnete lsolierzwischenwände aufweist Dadurch wird die lsolierstrecke zwischen der Schaltkontakten und der Erregerwicklung vergrößert, so daG wiederum höhere Ströme geschaltet werden können. Eine weitere Vergrößerung der Isolierstrecken kann durch jeweil: eine am Grundkörper angeformte, zwischen dem einander gegenüberstehenden Gegenkontaktelementen angeordnete Isolierrippe erreicht werden. Schließlich kann auch eine über den Spulenkörper und die Kontaktelemente gestülpte Schutzkappe nach unten zwischen die Spulenwicklung une die jeweiligen Kontaktelemente eingreifende lsolierwände aufweisen.
  • Ist das erfindungsgemäße Relais mit einem polarisier. ten Magnetsystem versehen, wie dies ebenfalls bereits aus der DE-PS 31 32 239 bekannt ist, so ergeben sich weitere Möglichkeiten, die Schaltfunktion des Relais für hohe Ströme zu verbessern. Der oberhalb der Spule angeord. nete, flache Dauermagnet, der mit mindestens vier Poler zwischen zwei mit den Polblechen verbundenen Jocher einerseits und einem an das gelagerte Ankerende angekoppelten Flußblech andererseits angeordnet ist, erstreckt sict zweckmäßigerweise beiderseits über die Spulenbreite hinaus und weist über den Kontaktstellen jeweils eine zusätzliche freie Polfläche auf. Dadurch wird der an sich be polarisierten Relais bekannte Blaseffekt eines Magneter ausgenutzt, womit ein beim Kontaktöffnen entstehendei Lichtbogen seitlich ausgelenkt und durch die Verlängerung - schneller zum Abreißen gebracht wird. Die zum Ausblaser zusätzlich vorhandenen Magnetpole sinc zweckmäßigerweise genauso gepolt wie die jeweils benachbarten, über einem Joch liegenden Pole, so daß die Feldlinien der freien Pole nach unten und von dem Joch weggelenkt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais in Explosionsdarstellung,
    • Fig. 2 eine schematisierte Vorderansicht des Relais, bei aufgeschnittener Schutzkappe auf das freie Ankerende gesehen,
    • Fig. 3 eine Draufsicht des Relais, ohne Schutzkappe und mit teilweise abgebrochenem Flußblech und Spulenkörper,
    • Fig. 4 eine Abwandlung gegenüber Fig. 2 mit verbreitertem Dauermagneten.
  • Das in Fig. 1 und in den Fig. 2 und 3 etwas - schematisiert dargestellte Relais besitzt einen flachen Grundkörper 1, auf welchem eine Spule 2 mit Spulenkörper 3 und Wicklung 4 aufgesetzt wird. In den Spulenkörper wird durch axiale Öffnung ein stabförmiger Anker 5 eingesetzt, welcher mit einem Ende 5a in einem Ankerträger 6 aus Isolierstoff befestigt ist. In dem Ankerträger 6 sind außerdem beiderseits des Ankers und parallel zu diesem zwei Mittelkontaktfedern 7 und 8 befestigt, welche mit ihren kontaktgebenden Enden 7a bzw. 8a jeweils zwischen zwei im Grundkörper verankerten Gegenkontaktelementen 9 und 10 bzw. 26 und 27 umschaltbar sind. Zu diesem Zweck ist der Ankerträger mit angeformten Lagerzapfen 11 in entsprechend ausgebildeten Lagerschalen 12 des Spulenflansches 13 im Spulenkörper 3 gelagert. Das freie Ankerende 5b ist im Bereich des zweiten Spulenflansches 14 zwischen zwei Polblechen 15 und 16 umschaltbar, welche jeweils in ihrer Verlängerung zwei Joche 17 und 18 bilden, die in eine zur Grundebene parallele Ebene abgebogen sind und jeweils an einem Pol eines flachen, vierpoligen Dauermagneten 19 anliegen. Die gegenüberliegenden Pole des Dauermagneten 19 sind mit einem Flußblech 20 gekoppelt, welches über eine abgewinkelte Verlängerung 21 eine Flußrückführung zum Ankerende 5a bildet. Insoweit ist der Aufbau und die Funktion des Relais auch bereits aus der DE-PS 31 32 239 bekannt und dort näher beschrieben. Der Zusammenbau des Relais erfolgt wie in Fig. 1 mit den Pfeilen dargestellt.
  • Die beiden Kontaktfedern 7 und 8 sind, wie in Fig. 3 zu sehen, über ein einstückig angeformtes Verbindungselement 22 elektrisch verbunden und im Ankerträger 6 befestigt. Sie bilden damit eine Kontaktbrücke, welche je nach Schaltstellung des Ankers in einem Fall das Gegenkontaktelement 26 mit dem Gegenkontaktelement 10 oder im anderen Fall das Gegenkontaktelement 9 mit dem Gegenkontaktelement 27 verbindet. Eine eigene Stromzuführung für diese Kontaktbrücke 7, 8 und 22 ist somit nicht erforderlich.
  • Um beim Schalten hoher Ströme eine ausreichende Isolierung zur Spulenwicklung herzustellen, sind im Grundkörper 1 zusätzliche isolierende Trennwände 23 angeformt, welche sich beiderseits der Spulenwicklung bis an die Innenseite einer isolierenden Kappe 24 erstrecken. Auch in der Kappe selbst sind zusätzliche Trennwände 25 angeformt, welche sich beim Aufsetzen der Kappe neben die Trennwände 23 legen und mit diesen ein Labyrinth bilden. Ferner ist jeweils eine isolierende Rippe 28 im Grundkörper zwischen den beiden Gegenkontaktelementen 9 und 10 bzw. 26 und 27 vorgesehen, welche als zusätzliche Verlängerung der Kriechstrecke dient.
  • Fig. 4 zeigt eine zusätzliche Weiterbildung. Das Relais ist ansonsten wie vorher beschrieben aufgebaut. Lediglich der Dauermagnet 29 ist in diesem Fall nach beiden Seiten so verbreitert, daß zusätzliche Polflächen 30 und 31 neben den für die Schaltfunktion erforderlichen Polflächen 32 und 33 vorhanden sind. Um eine entsprechende Ablenkung des Flusses aus diesen zusätzlichen Polflächen 30 und 31 nach unten und zu den .Schaltstrecken zwischen den jeweiligen Gegenkontaktelementen 9 und 10 bzw. 26 und 27 zu lenken, sind die zusätzlichen Polflächen 30 und 31 jeweils gleichnamig mit den neben ihnen liegenden Polflächen 32 und 33 polarisiert. Zur Verstärkung des Flusses ist außerdem das über dem Dauermagneten liegende Flußblech 35 verbreitert, so daß es die gesamte Oberseite des Dauermagneten 29 bedeckt. In diesem Fall können die Trennwände 23 des Grundkörpers nur bis zum Dauermagneten 29 reichen; die in Fig. 1 dargestellten Trennwände 25 können natürlich an der Kappe 36 nicht vorgesehen sein.

Claims (7)

1. Elektromagnetisches Relais mit einem flachen, eine Grundebene festlegenden Grundkörper (1), mit einem auf dem Grundkörper (1) befestigten, eine Wicklung (4) tragenden Spulenkörper (3) mit einer parallel zur Grundebene ausgerichteten Achse, mit einem stabförmigen Anker (5), der annähernd axial innerhalb des Spulenkörpers (3) angeordnet ist, mit einem Ende (5a) über einen isolierenden Ankerträger (6) an einem ersten Spulenflansch (13) gelagert ist und mit seinem anderen Ende (5b) im Bereich eines zweiten Spulenflansches (14) zwischen zwei Polblechen - (15, 16) umschaltbar ist, und mit zwei langgestreckten Kontaktfedern (7, 8), welche jeweils in dem Ankerträger (6) befestigt sind, sich beiderseits des Spulenkörpers (3) parallel zum Anker (5) erstrecken und mit ihren freien Enden - (7a, 8a) mit jeweils mindestens einem im Grundkörper verankerten Gegenkontaktelement (9, 10, 26, 27) einen Schaltkontakt bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontaktfedern (7, 8) miteinander eine elektrisch leitende Verbindung (22) besitzen und gemeinsam als Kontaktbrücke ohne eigenen Anschluß zwischen zwei beiderseits der Spule (4) angeordneten Gegenkontaktelementen - (9, 10; 26, 27) dienen.
2. Relais nach Anspruch 1, wobei jede der Kontaktfedern - (7, 8) als Mittelkontaktfeder zwischen jeweils zwei Gegenkontaktelementen (9,' 10; 26, 27) umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mittelkontaktfedern (7, 8) gemeinsam eine Umschalt-Kontaktbrücke bilden.
3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontaktfedern (7, 8) einen einstückig angeformten, im Ankerträger (6) eingebetteten Verbindungsabschnitt (22) aufweisen.
4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) beiderseits der Spule (2) jeweils im Bereich zwischen der Spulenwicklung - (4) und den Kontaktelementen (7, 9, 10, 8, 26, 27) angeordnete Isolierzwischenwände aufweist.
5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine über den Spulenkörper (3) und die Kontaktelemente (7, 9, 10, 8, 26, 27) gestülpte Schutzkappe (24) nach unten zwischen die Spulenwicklung (4) und die jeweiligen Kontaktelemente eingreifende Isolierzwischenwände (25) aufweist.
6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) jeweils im Bereich zwischen den Gegenkontaktelementen (9, 10 ; 26, 27) angeordnete Isolierrippen (28) aufweist.
7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem oberhalb der Spule (2) angeordneten, flachen Dauermagneten (19; 29), der mit mindestens vier Polen zwischen zwei mit den Polblechen (15, 16) verbundenen Jochen (17, 18) einerseits und einem an das gelagerte Ankerende (5a) angekoppelten Flußblech (20) andererseits angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (29) sich beiderseits über die Spulenbreite hinaus erstreckt und über den Kontaktstellen jeweils eine zusätzliche freie Polfläche - (30, 31) aufweist.
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DE3504745 1985-02-12

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