EP2831901A1 - Relais mit zwei gegensinnig betätigbaren schaltern - Google Patents

Relais mit zwei gegensinnig betätigbaren schaltern

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EP2831901A1
EP2831901A1 EP13715166.8A EP13715166A EP2831901A1 EP 2831901 A1 EP2831901 A1 EP 2831901A1 EP 13715166 A EP13715166 A EP 13715166A EP 2831901 A1 EP2831901 A1 EP 2831901A1
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EP
European Patent Office
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relay
switch
armature
contact
electromagnetic
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EP13715166.8A
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English (en)
French (fr)
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Ralf Hoffmann
Jens Heinrich
Christian Mueller
Olaf Abel
Thomas Kuehne
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H01H51/2281—Contacts rigidly combined with armature
    • H01H51/229—Blade-spring contacts alongside armature

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic relay with an electromagnetic system, an armature, a first switch and a second switch.
  • Known relay of this type EP 0 197 391 A2, US
  • Electromagnet system with at least one coil, one
  • the relay housing faces the opposing relay ends
  • Torsion springs is pivotally connected to the main body and has two leaf springs with movable contacts at the ends.
  • a base body which surrounds the excitation coil trough-shaped and both sides each one
  • Contact chamber forms, each containing a main contact, which are actuated via slide by an armature which is formed at the end of a yoke as a one-armed lever and at the free end an additional
  • DE 197 05 508 C1 shows an electromagnetic relay with a three-pole permanent magnet, which is joined between the pole pieces of the spool core and has a rotary coupling surface on which a two-armed armature of the relay is mounted. Each anchor end actuated via an associated
  • Sliders each have a switch on the bottom of the relay, where the pins are located.
  • WO 93/23866 AI discloses a polarized power relay with a rocker armature on the relay top and a contact set with contact spring on the bottom of the relay.
  • a movable slider of insulating material couples one of the armature ends to the movable end of the contact spring to open or close the contact spring set depending on the armature position.
  • a base plate is provided with pins on which two movable load contact springs can be actuated transversely to the base plate plane between load fixed contacts.
  • an actuating pin bearing rocker arm is mounted pivotably parallel to the base plate plane and cooperates with pole plates, which comprise the ends of a permanent magnet angular.
  • a coil having two windings and a core is disposed between the pole plates adjacent to the rocker armature.
  • a foil with coil terminals connects the windings to associated pins on the coil
  • the invention is based on the object to provide a relay with the smallest possible space and high sensitivity, in which a switch is suitable as a diagnostic switch the armature position and another switch as a load switch for currents with higher amperage.
  • the electromagnetic relay includes a
  • the pole pieces extend in the transverse direction and carry at a first relay side in the longitudinal direction extending magnetic poles with which a two armature leg exhibiting relay armature works together.
  • a first switch is arranged, which can be used as a diagnostic switch.
  • the first switch has at least one stationary fixed contact and a
  • the first switch is connected to power connections which, starting from a second one, oppose the first relay side
  • a second switch which can be used as a load switch, is arranged on the second relay side and comprises at least one stationary fixed contact and a movable contact attached to a contact spring.
  • the movable contact is driven by an electrically insulating coupling member from the second anchor legs.
  • the power connections of the second switch are arranged close to the second relay end on the second relay side, which forms the side facing away from the armature underside of the relay.
  • the two switches are far from each other, as it were arranged at diagonally spaced locations on the relay.
  • the armature-near first switch is directly through the
  • the second switch located at the bottom of the relay, is used as a load switch because there is enough room at this point to accommodate appropriately sized contacts through which the load current, even at higher amperes, should flow.
  • the contacts of the two switches are arranged on each opposite side of the coil in the longitudinal direction and move transversely to
  • the first leg of the rocker armature is the first switch
  • the contact sets of the switches therefore assume antivalent switching states.
  • the armature close first switch is operated as a normally closed contact and the second, used as a load switch
  • the load switch which is driven via the coupling member, is further actuated by an anchor-mounted spring, the
  • Coupling link drives This improves the normally closed and normally open functions of the circuit breaker.
  • the relay according to the invention may include a pole assembly and a coil assembly, which greatly facilitates the manufacture of the relay. Namely, the pole assembly can be manufactured with a magnetized permanent magnet outside the assembly with the coil assembly, whereby
  • Pole assembly and the fixed contacts of the switch mounted in a support member.
  • the items of the Polbaugrupp and the fixed contacts are expediently in the
  • the support member is designed floor-like, so that the coil assembly can be inserted into the support member as in a drawer.
  • the support member may on its underside a
  • Busbar included, which forms a current loop together with the contact spring of the circuit breaker, which exerts an additional closing force on the load switch in short-circuit current.
  • At anchor can be mounted a one-piece spring element which is effective at one end as a contact spring of the switch and at the other end as an actuating spring (return spring) of the armature. Further details of the invention will become apparent from the embodiments described below with reference to the drawings.
  • 1 shows a perspective view of a first
  • Fig. 2 shows a longitudinal section through the relay
  • FIG. 3 is a perspective view of a support member obliquely from above on a longitudinal side and an end face
  • Fig. 4 is a perspective view of a
  • Fig. 5 is an exploded view of the items of
  • Fig. 6 shows a second embodiment of the relay in
  • Fig. 8 is an exploded view of the relay.
  • the electromagnetic relay is composed of a magnet system and a switch system (including a diagnostic switch 20 and a load switch 30), which are provided by Housing parts are held together and protected.
  • the magnet system includes an electromagnet that over
  • Magnetic flux parts 7, 8, 9 with a permanent magnet 11 and an armature 12 is connected.
  • Main part of the electromagnet is a coil assembly 10, which consists of a on a
  • the core 2 can work with one of the
  • the magnetic flux parts 7 and 8 form the poles of the electromagnet.
  • the magnetic flux part 9 forms a bearing piece for the armature 12 designed here as a rocker armature.
  • the permanent magnet 11 is at the first
  • Terminal block 6 connected to the coil assembly 10, which is favorable for a compact design of the relay.
  • Test contact pin 25 is formed cranked and can be clamped between terminal block 6 and pole piece 3.
  • the component shown in Figure 4 is designed to be slid and mounted in a drawer 42 of a story-like support member 40 ( Figure 3).
  • the drawer 42 has two cavity extensions 43 and 44, in addition to the coil assembly 10 and the Terminal block 6 record and position.
  • the carrier component 40 in Fig. 3 still has the second
  • Test contact pin 26 and an associated
  • Support member 40 to fix.
  • the floor-like support component 40 is also responsible for receiving the magnetic flux parts 7, 8 and 9 and the permanent magnet 11. For this purpose, one is in niches
  • split upper side cavity 41 is provided.
  • Support member 40 attached. On the top of
  • Support member 40 are depending on the type of construction Fig. 3, 4 or Fig. 1, 5, a fixed contact 21 or two fixed contacts 21, 21 a provided with the terminal pins 25, 26 in
  • the switch system includes a diagnostic switch 20 and at least one load switch 30 which, with respect to the relay, is located at diagonally opposite locations
  • the diagnostic switch 20 includes the
  • the contact spring 23 is mounted.
  • the contact spring is fixed to the leg 12a of the armature 12 and is actuated by the latter.
  • the movable contact 22 establishes the electrical connection with the terminal pin 25. In the case of using two fixed contacts 21, 21a side by side, the movable contact 22 bridges these two Fixed contacts, so that a closed current path via the connection pins 25, 26 is formed.
  • the load switch 30 comprises a fixed contact 31 and a movable contact 32 which sits on a contact spring 33 which is attached via a busbar 34 to the support member 40 and beyond with a
  • Load terminal pin 35 is in electrical connection.
  • the fixed contact 31 is connected to a further load terminal pin 36 in a conductive connection.
  • the armature 12 has, in addition to its two legs 12 a and 12 b, a bent bearing part 12 c, with which the armature 12 is seated on the bearing piece 9.
  • Leg 12a, 12b of the armature 12 different lengths and are with different pole gap widths
  • Spring elements held Such spring elements can be formed by parts of the contact spring 23, an overstroke spring 38 and the contact spring 33.
  • the contact spring 23 is riveted to the leg 12a of the armature 12 or otherwise
  • an armature spring extension consisting of a spring bar 23 a, a torsion spring 23 b and a mounting tabs 23 c. With the fastening tabs 23 c, the armature 12 is in a certain angular position to the
  • the overstroke spring 38 is with its free end in a slot of the insulating Coupling member 37 mounted to the drive connection between the leg 12b of the armature with the insulating coupling member 37 and thus the switch 30 to
  • the insulating coupling member 37 may also be pivotally mounted directly on the armature 12. in the
  • the overstroke spring on an armature spring extension comprising a spring bar 38 a, a torsion spring 38 b and a mounting tabs 38 c, the fixedly welded to the bearing piece 9 or otherwise
  • the overall spring behavior of the relay is determined by the interaction of the spring forces of the spring extensions 23a, 23b and 38a, 38b with the contact spring 33. In addition to the spring forces also play the magnetic
  • Attraction force in both end positions of the armature is greater than the effective spring force in the lifting direction, there is a bistable relay.
  • the contact spring 23 has a free end
  • Bridge contact effective to switch the flow of current between the end pins 25, 26.
  • the support member 40 has on its underside a
  • Busbar 34 in which the load pin 25 is mounted.
  • the load contact spring 33 is riveted to the busbar 34 to extend along the busbar 34 and the underside of the support member 40 until reaching the insulating coupling member 37 and to be linked to the lower end of the coupling member.
  • Cavity 45 (FIG. 2), which serves to receive the load contact spring 33 and its movement clearance to the fixed contact 31.
  • the fixed contact 31 is riveted to the load pin 36 and this in turn attached to the housing bottom 50.
  • an attachment to the support member 40 comes into consideration.
  • attachment methods embedding in Plastic, overmolding, glue or clamps are applied.
  • Housing cover 60 makes it possible to change the position of the armature 12.
  • the load switch 30 is open when the coil 1 is de-energized. When the coil 1 is flowed through by a sufficiently strong control current, the electromagnet ensures that the armature 12
  • movable contact 32 should be welded to the fixed contact 31, the right in Fig. 2 leg of Over-stroke spring 38 tensioned until the movable contact 32 is torn off the fixed contact 31.
  • Coil assembly 10 receives.
  • Permanent magnet shows 11 north poles or south poles.
  • the magnetic flux part 9 conveys the adjoining polarity, for example, south pole when the permanent magnet points out north pole, and north pole when the permanent magnet faces south pole.
  • the bearing of the armature 12 is modified relative to the first embodiment by a cross spring 39, the mounting of the armature 12 on the
  • the cross spring 39 has tabs 39a, with which it is connected to the magnetic flux part 9 by welding, also a torsion bar 39b and transverse to a support tabs 39c for supporting the armature 12. On the cross spring 39 can still be another tab 39d attached, the for damping the impact of the
  • Anchor 12 is useful, since the anchor then easier from the magnetic flux part 8 dissolves.
  • the cross spring 39 acts as
  • the second embodiment has a one-piece design of contact spring 23 and overstroke spring 38.
  • the contact spring 23 is electrically conductive and connected to the electrically conductive armature 12, which in turn via the electrically conductive spring 39 with the cross
  • electrically conductive magnetic flux part 9 is connected, which in turn in electrically conductive connection with the
  • Test contact pin 25 is. To adapt the adhesive force of the armature 12 at the leg 12b to the magnetic flux part 8, an intermediate piece 8a made of sheet metal or plastic is still provided. Because of the

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Abstract

Elektromechanisches Relais mit einem Magnetsystem und einem schwenkbaren Anker (12). Ein Diagnoseschalter (20) ist an einer Relaisseite angeordnet und sein Kontaktsatz (21, 22) wird von dem benachbarten Schenkel (12a) des Ankers (12) angetrieben. Ein Lastschalter (30) ist an der Unterseite des Relais angeordnet und wird von dem zweiten Schenkel (12b) des Ankers (12) über ein isolierendes Koppelglied (37) angetrieben.

Description

Relais mit zwei gegensinnig betätigbaren Schaltern
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais mit einem elektromagnetischem System, einem Anker, einem ersten Schalter und einem zweiten Schalter. Bekannte Relais dieser Art (EP 0 197 391 A2, US
4,703,293 A, US 6,107,903 A) umfassen ein
Elektromagnetsystem mit wenigstens einer Spule, einem
Spulenkern und zwei Polschuhen, die zwei sich
gegenüberstehende Relaisenden definieren. Das Relaisgehäuse weist an dem sich gegenüberstehenden Relaisenden
Festkontakte der Schalter auf. Die beweglichen Kontakte der Schalter sitzen am Ende von Kontaktfedern, die im mittleren Bereich des Relais über leitfähige Federelemente zu
jeweilig einen Nutzstromanschluss führen. Es sind zwei zueinander parallele Kontaktfedern mit insgesamt vier
Kontakten zur Bedienung von vier Schaltern vorgesehen, die sich an der Oberseite des Relais in Eckpositionen befinden.
Mit der US 6,670,871 Bl ist ein gepoltes Relais bekannt, das einen Grundkörper mit einem Elektromagneten und
Stromzuführungen für diesen sowie für Festkontakte von Schaltern und einen Anker aufweist, der über zwei
Torsionsfedern mit dem Grundkörper schwenkbar verbunden ist und zwei Blattfedern mit beweglichen Kontakten an den Enden aufweist. Ein Permanentmagnet mit je einem Pol an seiner
Oberseite und Unterseite ist mit seiner Oberseite am Anker befestigt und macht dessen Bewegungen mit. Die
Stromzuführung zu den beweglichen Kontakten erfolgt über jede der Torsionsfedern und den Blattfedern, so dass eine getrennte Nutzung als Diagnoseschalter auf der einen Seite des Relais und als Lastschalter auf der anderen Seite des Relais nicht möglich ist.
Bei einem bekannten Sicherheits-Schaltrelais (DE 36 00 856 AI) ist ein Grundkörper vorgesehen, der die Erregerspule wannenförmig umschließt und beiderseits jeweils eine
Kontaktkammer bildet, die jeweils einen Hauptkontakt enthalten, die über Schieber von einem Anker betätigt werden, der am Ende eines Joches als einarmiger Hebel ausgebildet ist und am freien Ende einen zusätzlichen
Hebelarm aufweist, der einen zusätzlichen Hilfskontakt betätigt. Die Hauptkontakte und der Hilfskontakt sind, zusammen mit Anschlussstiften, an der Unterseite des Relais angeordnet .
DE 197 05 508 Cl zeigt ein elektromagnetisches Relais mit einem dreipoligen Dauermagneten, der zwischen die Polschuhe des Spulenkerns gefügt ist und eine Drehkoppelfläche aufweist, auf der ein zweiarmiger Anker des Relais gelagert ist. Jedes Ankerende betätigt über einen zugeordneten
Schieber je einen Schalter an der Unterseite des Relais, wo sich auch die Anschlussstifte befinden.
Mit der DE 38 37 092 AI ist ein einstellbares Relais bekannt, das eine Spule und einen einarmigen Anker
aufweist, der sich quer über ein Betätigungs-Spulenende erstreckt und einen sich längs der Spule erstreckenden Betätiger von Schalterkontakten betätigt, die zusammen mit Anschlussstiften, sich in einer Reihe längs des Spulenendes gegenüber dem Betätigungsspulenende befinden. Die WO 93/23866 AI offenbart ein polarisiertes Leistungsrelais mit einem Wippanker auf der Relaisoberseite und einem Kontaktsatz mit Kontaktfeder auf der Unterseite des Relais. Ein bewegbarer Schieber aus Isolierstoff koppelt einen der Ankerenden mit dem beweglichen Ende der Kontaktfeder, um den Kontaktfedersatz in Abhängigkeit von der Ankerstellung zu öffnen oder zu schließen. Ein
Diagnoseschalter, der Auskunft über die Stellung des Ankers gibt, ist nicht vorgesehen.
Bei einem gepolten Miniaturrelais (DE 2 148 177 A) ist eine Sockelplatte mit Anschlussstiften vorgesehen, auf der zwei bewegliche Lastkontaktfedern quer zur Sockelplattenebene zwischen Lastfestkontakten betätigt werden können. Hierzu ist ein Betätigungsstifte tragender Wippanker parallel zur Sockelplattenebene schwenkbar gelagert und arbeitet mit Polblechen zusammen, welche die Enden eines Dauermagneten winkelförmig umfassen. Eine Spule mit zwei Wicklungen und einem Kern ist zwischen den Polblechen neben dem Wippanker angeordnet. Eine Folie mit Spulenanschlüssen verbindet die Wicklungen mit zugehörigen Anschlussstiften auf der
Unterseite der Sockelplatte. Wegen der großen Nähe der Lastkontakte und Lastkontaktfedern zu den auf der Folie angebrachten Spulenanschlüssen ist die Spannungsfestigkeit des Relais nicht hoch einzuschätzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Relais mit kleinstmöglichem Bauraum und hoher Empfindlichkeit zu schaffen, bei dem ein Schalter als Diagnoseschalter der Ankerstellung und ein anderer Schalter als Lastschalter auch für Ströme mit höheren Amperezahlen geeignet ist. Das elektromagnetische Relais umfasst ein
elektromagnetisches System mit in Längsrichtung
ausgerichteter Spule und Kern, die mit ihren Enden ein erstes und zweites Relaisende definieren. Die Polschuhe erstrecken sich in Querrichtung und tragen an einer ersten Relaisseite sich in Längsrichtung erstreckende Magnetpole, mit denen ein zwei Ankerschenkel aufweisender Relaisanker zusammen arbeitet. Nahe des ersten Relaisendes und an der ersten Relaisseite ist ein erster Schalter angeordnet, der als Diagnoseschalter nutzbar ist. Der erste Schalter weist mindestens einen stationären Festkontakt und einen
beweglichen Kontakt auf, der am Ende einer Kontaktfeder sitzt, die am ersten Ankerschenkel befestigt ist. Der erste Schalter ist mit Stromanschlüssen verbunden, die, ausgehend von einer zweiten, der ersten Relaisseite gegenüber
angeordneten Relaisseite zur ersten Relaisseite führt. Ein zweiter, als Lastschalter nutzbarer Schalter ist an der zweiten Relaisseite angeordnet und umfasst mindestens einen stationären Festkontakt und einen an einer Kontaktfeder angebrachten beweglichen Kontakt. Der bewegliche Kontakt wird über ein elektrisch isolierendes Koppelglied von dem zweiten Ankerschenkel aus angetrieben. Die Stromanschlüsse des zweiten Schalters sind nahe des zweiten Relaisendes an der zweiten Relaisseite angeordnet, welche die dem Anker abgewandten Unterseite des Relais bildet. Damit sind die beiden Schalter weit voneinander, gewissermaßen an diagonal voneinander entfernten Stellen am Relais angeordnet. Der Anker-nahe erste Schalter wird unmittelbar durch die
Kippstellung des Ankers geschaltet und zweckmäßigerweise als Diagnoseschalter benutzt, da mit ihm die
Kontaktstellung des antivalenten Lastkontaktes sicher nachgewiesen werden kann. Der zweite Schalter, der an der Unterseite des Relais angeordnet ist, wird als Lastschalter benutzt, da an dieser Stelle genügend Raum zur Verfügung steht, um angemessen große Kontakte unterzubringen, über die der Laststrom, auch mit höheren Amperezahlen, fließen soll .
Hinsichtlich des Aufbaus des Relais wird das
Wippankersystem bevorzugt. Die Kontakte der beiden Schalter sind auf jeweils entgegen gesetzter Seite der Spule in Längsrichtung angeordnet und bewegen sich quer zur
Längsrichtung, wenn das Relais geschaltet wird. Der erste Schenkel des Wippankers ist mit dem ersten Schalter
koordiniert und der zweite Schenkel des Wippankers mit dem zweiten Schalter, derart, dass bei Bewegung des jeweiligen Schalters in Abwärtsrichtung der Schalter geschlossen und in Aufwärtsrichtung geöffnet wird. Die Kontaktsätze der Schalter nehmen deshalb antivalente Schaltzustände ein. Der Anker-nahe erste Schalter wird als Ruhekontaktschalter betrieben und der zweite, als Lastschalter verwendete
Schalter als Arbeitskontaktschalter. Der Lastschalter, der über das Koppelglied angetrieben wird, wird ferner durch eine am Anker befestigte Feder betätigt, die das
Koppelglied antreibt. Dadurch wird die Öffnerfunktion und Schließerfunktion des Lastschalters verbessert.
Der erste Schalter, der als Diagnoseschalter und
Ruhekontaktschalter betrieben wird, wird zweckmäßigerweise mit Doppelkontakt ausgestattet, um die Schließstellung sicher zu signalisieren. Das erfindungsgemäße Relais kann eine Polbaugruppe und eine Spulenbaugruppe enthalten, was die Herstellung des Relais sehr erleichtert. Die Polbaugruppe kann nämlich mit einem aufmagnetisierten Permanentmagneten außerhalb des Verbundes mit der Spulenbaugruppe hergestellt werden, wodurch
vermieden wird, die Spulenbaugruppe beim
Aufmagnetisierungsvorgang zu schädigen.
Bei einer zweckmäßigen Gestaltung des Relais sind die
Polbaugruppe und die Festkontakte der Schalter in einem Trägerbauteil befestigt. Die Einzelteile der Polbaugrupp und der Festkontakte werden zweckmäßigerweise in den
Trägerbauteil in Kunststoff eingebettet. Im Falle der Bauweise mit einer Polbaugruppe und einer Spulenbaugruppe ist das Trägerbauteil stockwerkartig gestaltet, so dass die Spulenbaugruppe in das Trägerbauteil wie in einem Schubfach eingesetzt werden kann.
Das Trägerbauteil kann an seiner Unterseite eine
Stromschiene enthalten, die zusammen mit der Kontaktfeder des Lastschalters eine Stromschleife bildet, welche bei Kurzschlussstrom eine zusätzliche Schließkraft auf den Lastschalter ausübt.
Am Anker kann ein einstückiges Federelement angebracht sein, das an einem Ende als Kontaktfeder des Schalters und am anderen Ende als Betätigungsfeder (Rückholfeder) des Ankers wirksam ist. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten
Ausführungsform des Relais schräg von oben auf eine Längsseite und eine Schmalseite bei abgezogener Gehäusehaube, Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Relais,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Trägerbauteils schräg von oben auf eine Längsseite sowie eine Stirnseite,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer
Spulenbaugruppe,
Fig. 5 eine Explosionsdarstellung der Einzelteile des
Relais,
Fig. 6 eine zweite Ausführungsform des Relais in
perspektivischer Ansicht, Fig. 7 einen Längsschnitt durch das Relais der Fig. 6, und
Fig. 8 eine Explosionsdarstellung des Relais. Das elektromagnetische Relais ist aus einem Magnetsystem und einem Schaltersystem (enthaltend einen Diagnoseschalter 20 und einen Lastschalter 30) aufgebaut, die durch Gehäuseteile zusammengehalten und geschützt werden. Das Magnetsystem umfasst einen Elektromagneten, der über
Magnetflussteile 7, 8, 9 mit einem Permanentmagneten 11 und einen Anker 12 verbunden ist. Hauptteil des Elektromagneten ist eine Spulenbaugruppe 10, die aus einer auf einem
Trägerkörper 5 gewickelten Spule 1, einem ferromagnetischen Kern 2 und ferromagnetischen Polschuhen 3 und 4 als
Baueinheit besteht. Der Kern 2 kann mit einem der
Polschuhe, oder auch mit beiden Polschuhen, einstückig ausgebildet sein. Die Magnetflussteile 7 und 8 bilden die Pole des Elektromagneten. Das Magnetflussteil 9 bildet ein Lagerstück für den hier als Wippanker ausgebildeten Anker 12. Der Permanentmagnet 11 ist bei der ersten
Ausführungsform des Relais zweipolig ausgeführt und kann auf der dargestellten Seite des Schalters 20, oder auf der entgegengesetzten Seite angeordnet werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 4) ist ein
Anschlussblock 6 mit der Spulenbaugruppe 10 verbunden, was für eine kompakte Bauweise des Relais günstig ist. Der
Anschlussblock 6 umfasst Schaltsignal-Anschlussstifte 15, 16 mit Abbiegeschenkeln 15a, 16a zur unmittelbaren
Verbindung zu den Wicklungsenden der Spule 1. Ein
Prüfkontaktanschlussstift 25 ist gekröpft ausgebildet und kann so zwischen Anschlussblock 6 und Polschuh 3 geklemmt werden .
Das in Fig. 4 dargestellt Bauteil ist dafür konzipiert, in ein Schubfach 42 eines stockwerkartigen Trägerbauteils 40 (Fig. 3) hineingeschoben und montiert zu werden. Zu diesem Zweck weist das Schubfach 42 zwei Hohlraumerweiterungen 43 und 44 auf, um neben der Spulenbaugruppe 10 auch den Anschlussblock 6 aufzunehmen und zu positionieren. Das Trägerbauteil 40 in Fig. 3 weist noch den zweiten
Prüfkontaktanschlussstift 26 und einen zugehörigen
Festkontakt 21 auf. Für die Ausführungsform nach Fig. 1 und 5 des Relais ist jedoch vorgesehen, beide
Prüfkontaktanschlussstifte 25, 26 durch Einbetten im
Trägerbauteil 40 zu befestigen.
Das stockwerkartige Trägerbauteil 40 ist auch zur Aufnahme der Magnetflussteile 7, 8 und 9 und des Permanentmagneten 11 zuständig. Zu diesem Zweck ist ein in Nischen
aufgeteilter oberseitiger Hohlraum 41 vorgesehen. Die
Körper 7, 8, 9 und 11 werden durch Einbetten im
Trägerbauteil 40 befestigt. Auf der Oberseite des
Trägerbauteils 40 sind je nach Bauart Fig. 3, 4 oder Fig. 1, 5 ein Festkontakt 21 oder zwei Festkontakte 21, 21a vorgesehen, die mit den Anschlussstiften 25, 26 in
elektrischer Verbindung stehen, und die im Trägerbauteil 40 durch Einbetten befestigt sind.
Das Schaltersystem enthält einen Diagnoseschalter 20 und wenigstens einen Lastschalter 30, die hinsichtlich des Relais an diagonal sich gegenüberliegenden Stellen
angeordnet sind. Der Diagnoseschalter 20 umfasst den
Festkontakt 21, gegebenenfalls noch den zweiten Festkontakt 21a, und einen beweglichen Kontakt 22, der an einer
Kontaktfeder 23 angebracht ist. Die Kontaktfeder ist am Schenkel 12a des Ankers 12 befestigt und wird von diesem betätigt. Der bewegliche Kontakt 22 stellt die elektrische Verbindung mit dem Anschlussstift 25 her. Im Falle der Verwendung zweier Festkontakte 21, 21a nebeneinander überbrückt der bewegliche Kontakt 22 diese beiden Festkontakte, so dass ein geschlossener Strompfad über die Anschlusstifte 25, 26 entsteht.
Der Lastschalter 30 umfasst einen Festkontakt 31 und einen beweglichen Kontakt 32, der auf einer Kontaktfeder 33 sitzt, die über eine Stromschiene 34 an dem Trägerbauteil 40 befestigt ist und darüber hinaus mit einem
Lastanschlussstift 35 in elektrischer Verbindung steht. Der Festkontakt 31 steht mit einem weiteren Lastanschlussstift 36 in leitender Verbindung. Die Betätigung der Kontaktfeder 33 erfolgt über ein elektrisch isolierendes Koppelglied 37, dessen oberes Ende mechanisch mit dem zweiten Schenkel 12b des Ankers 12 verbunden ist. Der Anker 12 besitzt neben seinen beiden Schenkeln 12a und 12b noch ein gebogenes Lagerteil 12c, mit dem der Anker 12 auf dem Lagerstück 9 aufsitzt. Je nach dem Funktionstyp des Relais (monostabil, bistabil) und den erforderlichen
Öffnungskräften an den Schaltern 20 und 30 sind die
Schenkel 12a, 12b des Ankers 12 unterschiedlich lang und werden mit unterschiedlichen Polspaltweiten durch
Federelemente gehalten. Solche Federelemente können durch Teile der Kontaktfeder 23, einer Überhubfeder 38 und der Kontaktfeder 33 gebildet werden. Die Kontaktfeder 23 ist am Schenkel 12a des Ankers 12 angenietet oder sonstwie
befestigt und besitzt einen Ankerfederfortsatz, bestehend aus einem Federsteg 23a, einer Torsionsfeder 23b und einem Befestigungslappen 23c. Mit dem Befestigungslappen 23c ist der Anker 12 in bestimmter Winkelstellung zu den
Oberflächen der Pole 7 und 8 am Lagerstück 9 befestigt, beispielsweise durch Schweißen. Die Überhubfeder 38 ist mit ihrem freien Ende in einem Schlitz des isolierenden Koppelgliedes 37 eingehängt, um die Antriebsverbindung zwischen dem Schenkel 12b des Ankers mit dem isolierenden Koppelglied 37 und damit dem Schalter 30 zu
bewerkstelligen. Das isolierende Koppelglied 37 kann auch direkt am Anker 12 schwenkbar befestigt sein. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Überhubfeder einen Ankerfederfortsatz auf, der einen Federsteg 38a, eine Torsionsfeder 38b und einen Befestigungslappen 38c umfasst, der am Lagerstück 9 fest geschweißt oder sonst wie
befestigt ist. Das Gesamtfederverhalten des Relais wird durch das Zusammenspiel der Federkräfte der Federfortsätze 23a, 23b und 38a, 38b mit der Kontaktfeder 33 bestimmt. Außer den Federkräften spielen auch die magnetischen
Anziehungskräfte auf den Anker 12 eine Rolle, ob ein monostabiles oder ein bistabiles Relais erhalten wird. Für die Anziehungskräfte auf die Schenkel 12a, 12b des Ankers spielen die Stärke des Permanentmagneten 11 und die Größen der Polflächen der Polstücke 7, 8 eine Rolle. Wenn die magnetische Anziehungskraft in einer Endstellung des Ankers größer als die in Abheberichtung wirksame Federkraft und in der anderen Endstellung die magnetische Anziehungskraft kleiner als die Abhebekraft der Federn ist, dann liegt ein monostabiles Relais vor. Wenn dagegen die magnetische
Anziehungskraft in beiden Endstellungen des Ankers größer als die in Abheberichtung wirksame Federkraft ist, liegt ein bistabiles Relais vor.
Die Kontaktfeder 23 weist ein freies Ende auf, das
gabelförmig gespalten ist, um zwei Kontaktfederschenkel zu bilden, an deren Unterseiten zwei Kontaktstücke zur Bildung des Kontaktes 22 angebracht sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beim Schließen des Schalters 20 der bewegliche Kontakt 22 über Federkraft mit dem oder den Festkontakten 21 und 21a in Berührung kommt. Es versteht sich, dass die Federkraft auch von dem Festkontakt ausgehen kann, wenn dieser federnd ausgebildet ist (nicht
dargestellt) .
Wenn der Schalter 20 zwei nebeneinander angeordnete
Festkontakte 21, 21a aufweist, die über das Trägerbauteil 40 an die Anschlussstifte 25, 26 angeschlossen werden, dann wird die Kontaktfeder 23 mit gabelförmigem Ende als
Brückenkontakt wirksam, um den Stromfluss zwischen den Abschlussstiften 25, 26 zu schalten.
Das Trägerbauteil 40 weist an seiner Unterseite eine
Stromschiene 34 auf, in die der Lastanschlussstift 25 eingehängt ist. An dem Lastschalter abgewendeten Ende des Relais ist die Lastkontaktfeder 33 an die Stromschiene 34 angenietet, um sich entlang der Stromschiene 34 und der Unterseite des Trägerbauteils 40 bis zum Erreichen des isolierenden Koppelgliedes 37 zu erstrecken und mit dem unteren Ende des Koppelgliedes verknüpft zu werden.
Während das Trägerbauteil 40 das Hauptelement des Gehäuses darstellt, gibt es noch einen Gehäuseboden 50 und eine Gehäusehaube 60. Zwischen der Unterseite des Trägerbauteils 40 und dem Gehäuseboden 50 erstreckt sich ein flacher
Hohlraum 45 (Fig. 2), der zur Aufnahme der Lastkontaktfeder 33 und ihres Bewegungsspielraums zum Festkontakt 31 dient. Der Festkontakt 31 ist am Lastanschlussstift 36 angenietet und dieser wiederum am Gehäuseboden 50 befestigt.
Alternativ kommt auch eine Befestigung am Trägerbauteil 40 in Betracht. Als Befestigungsverfahren können Einbetten in Kunststoff, Umspritzen, Kleber oder Klemmen angewendet werden .
Wie in Fig. 2 und 5 dargestellt, weist das Trägerbauteil eine Führung 46 zur Führung des isolierenden Koppelgliedes 37 auf. Diese Führung 46 sowie das gesamte montierte Relais wird durch die Gehäusehaube 60 abgedeckt. Ein von Hand zu betätigender Schiebe-Schalter 62 an der Oberseite der
Gehäusehaube 60 ermöglicht es, die Stellung des Ankers 12 zu verändern.
Bei der monostabilen Bauweise des Relais mit dem Schalter 20 als Diagnoseschalter und Ruhekontaktschalter und dem Schalter 30 als Lastschalter und Arbeitskontaktschalter, wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Kontaktfeder 23 mit ihren Federfortsätzen 23a, 23b für die dargestellte
Ankerstellung verantwortlich. Der Lastschalter 30 ist im stromlosen Zustand der Spule 1 geöffnet. Wenn die Spule 1 von einem genügend starken Steuerstrom durchflössen wird, sorgt der Elektromagnet dafür, dass der Anker 12
umschaltet, d. h. der Schenkel 12b von dem Pol 8 angezogen und der Schenkel 12a von dem Pol 7 abgestoßen wird. Die Überhubfeder 38 treibt das isolierende Koppelglied 37 an und dieses die Kontaktfeder 33 mit dem beweglichen Kontakt 32, der auf dem Festkontakt 31 gerät, um den Laststromkreis über die Anschlussstifte 35, 36 zu schließen.
Wenn die Spule 1 stromlos wird, übernehmen die Federkräfte am Anker 12 die Regie und ziehen den Anker 12 in die in Fig. 2 dargestellte Ruhestellung zurück. Wenn der
bewegliche Kontakt 32 auf dem Festkontakt 31 verschweißt sein sollte, wird der in Fig. 2 rechte Schenkel der Überhubfeder 38 gespannt, bis der bewegliche Kontakt 32 von dem Festkontakt 31 losgerissen wird.
Bei geschlossenem Lastschalter 30 gibt es einen Strompfad über den Anschlussstift 35, die Stromschiene 34, die
Kontaktfeder 33 zum beweglichen Kontakt 32 und Festkontakt 31 sowie zum Anschlussstift 36, wobei der Strom in der Stromschiene 34 und in der Kontaktfeder 33 teilweise in entgegengesetzter Richtung fließt. Dadurch werden
elektrodynamische Kräfte erzeugt, welche die
Schließerkontaktkraft erhöhen. Dies kann im Falle eines Kurzschlusses nützlich sein ebenso wie der Umstand, dass der Lastschalter 33 sich in der isolierten Kammer 45 unterhalb des Trägerbauteils 40 befindet, das die
Spulenbaugruppe 10 aufnimmt.
Mit den Fig. 6, 7 und 8 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Gleichartige Bauteile zur ersten Ausführungsform werden mit den gleichen Bezugszeichen belegt. Der prinzipielle Aufbau des Relais nach der zweiten Ausführungsform folgt der ersten Ausführungsform, weswegen entsprechende Beschreibungsteile nicht wiederholt werden und nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Bei der zweiten Ausführungsform des Relais ist der
Permanentmagnet 11 aus zwei Teilstücken IIa und IIb und mit einem dazwischen gefügten Magnetflussteil 9 aus Weicheisen ausgeführt und bildet einen dreipoligen Permanentmagneten. Das Teilstück IIa weist die stärkere Koerzitivkraft
gegenüber dem Teilstück IIb auf. Die beiden Teilstücke IIa und IIb weisen zum Magnetflussteil 9 hin die gleiche
Polarität auf, also entweder sind beide dort als Südpol oder als Nordpol ausgebildet, während zu den äußeren Enden des Relais hin dann der insgesamt dreipolige
Permanentmagnet 11 Nordpole oder eben Südpole zeigt. Das Magnetflussteil 9 vermittelt die angegrenzende Polarität, beispielsweise Südpol, wenn der Permanentmagnet nach außen Nordpol zeigt, und Nordpol, wenn der Permanentmagnet nach außen Südpol zeigt.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die Lagerung des Ankers 12 gegenüber der ersten Ausführungsform abgewandelt, indem eine Kreuzfeder 39 die Lagerung des Ankers 12 auf dem
Magnetflussteil 9 übernimmt. Die Kreuzfeder 39 weist Lappen 39a auf, mit denen sie auf dem Magnetflussteil 9 durch Schweißen verbunden ist, ferner einen Torsionssteg 39b und quer dazu einen Stützlappen 39c zur Abstützung des Ankers 12. An der Kreuzfeder 39 kann noch ein weiterer Lappen 39d angesetzt sein, der zur Dämpfung des Aufschlagens des
Ankers 12 auf dem Magnetflussteil 8 dient und gleichzeitig dabei gespannt wird, was beim späteren Umschalten des
Ankers 12 nützlich ist, da sich der Anker dann leichter vom Magnetflussteil 8 löst. Die Kreuzfeder 39 wirkt als
Torsionsfeder, d. h. es gibt keine Lagerreibung und die Hystereseverluste der Feder 39 sind sehr klein. Als weitere Variante weist die zweite Ausführungsform eine einstückige Ausbildung von Kontaktfeder 23 und Überhubfeder 38 auf. Die Kontaktfeder 23 ist elektrisch leitend und mit dem elektrisch leitenden Anker 12 verbunden, der wiederum über die elektrisch leitende Kreuzfeder 39 mit dem
elektrisch leitenden Magnetflussteil 9 verbunden ist, das wiederum in elektrisch leitender Verbindung mit dem
Prüfkontaktanschlussstift 25 steht. Zur Anpassung der Haftkraft des Ankers 12 beim Schenkel 12b an dem Magnetflussteil 8 ist noch ein Zwischenstück 8a aus Blech oder Kunststoff vorgesehen. Wegen der
unterschiedlichen Längen der Schenkel 12a, 12b des Ankers 12 sind nämlich die dort ausgeübten Abhebekräfte
unterschiedlich, was durch die Zwischenlage des Teils 8a etwas ausgeglichen wird. Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner definieren die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der
Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromagnetisches Relais, umfassend:
- ein elektromagnetisches System mit in Längsrichtung ausgerichteter Spule (1) und Kern (2), die mit ihren Enden ein erstes und ein zweites Relaisende definieren, an denen sich jeweils Polschuhe (3, 4) in Querrichtung erstrecken, die mit einer Polbaugruppe (7, 8, 9, 11) verbunden sind, welche einen Permanentmagneten (11) enthält und sich, parallel zu Spule und Kern, entlang einer ersten
Relaisseite erstreckt, der relativ zu Spule und Kern eine zweite Relaisseite gegenüberliegt,
- einen Anker (12), der an der ersten Relaisseite
angeordnet ist, zwei Schenkel (12a, 12b) aufweist und relativ zu der Polbaugruppe (7, 8, 9, 11) schwenkbar gelagert ist,
- einen ersten als Diagnoseschalter nutzbaren Schalter (20), der an der ersten Relaisseite nahe des ersten
Relaisendes angeordnet ist und mindestens einen Festkontakt (21) und einen an einer ankerbetätigten Kontaktfeder (23) angebrachten beweglichen Kontakt (22) umfasst sowie mit PrüfStromanschlüssen (25, 26) verbunden ist, die von der zweiten Relaisseite zur ersten Relaisseite führen,
- einen zweiten als Lastschalter nutzbaren Schalter (30), der an der zweiten Relaisseite nahe des zweiten Relaisendes angeordnet ist und mindestens einen Festkontakt (31) und einen an einer Kontaktfeder (33) angebrachten beweglichen Kontakt (32) umfasst, der über ein elektrisch isolierendes Koppelglied (37) von dem Anker (12) angetrieben wird, - Schaltsignal-Anschlüsse (15, 16), die an der zweiten
Relaisseite nahe des ersten Relaisendes angeordnet und mit der Spule (1) verbunden sind, sowie - Stromanschlüsse (35, 36) , die an der zweiten Relaisseite nahe des zweiten Relaisendes angeordnet und mit dem
Lastschalter (30) verbunden sind, und
- ein Gehäuse zur Aufnahme des elektromagnetischen Systems, des Ankers (12) und der Schalter (20, 30) .
2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1,
wobei die Polbaugruppe (7, 8, 9, 11) je ein Magnetflussteil (7, 8) benachbart zu je einem Polschuh (3, 4) und ein
Magnetflussteil (9) benachbart zur schwenkbaren Lagerung des Ankers (12) aufweist und der Permanentmagnet (11) zwischen den Magnetflussteilen (7, 8, 9) angeordnet ist.
3. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 2,
wobei der Permanentmagnet (11) einstückig und zweipolig ausgebildet ist.
4. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 2,
wobei der Permanentmagnet (11) zweistückig und dreipolig ausgebildet ist.
5. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei die Anordnung der beweglichen Kontakte (22; 32) so getroffen ist, dass wenn der erste Schalter offen ist, der zweite Schalter geschlossen ist, und umgekehrt.
6. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ,
wobei die Kontaktfeder (23) des ersten Schalters (20) an der ersten Relaisseite in Längsrichtung des Relais mit dem beweglichen Kontakt (22) nahe des ersten Relaisendes strebt und die Kontaktfeder (33) des zweiten Schalters (30) an der zweiten Relaisseite in Längsrichtung des Relais mit dem beweglichen Kontakt (32) nahe des zweiten Relaisendes strebt .
7. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei der Anker (12) sich in Längsrichtung des Relais erstreckt und als Wippanker ausgebildet ist, der mit seinem ersten Schenkel (12a) an der ersten Relaisseite den ersten Schalter (20) direkt betätigt sowie mit seinem zweiten Schenkel (12b) an der zweiten Relaisseite das isolierende Koppelglied (37) antreibt, um den zweiten Schalter (30) zu betätigen .
8. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ,
wobei das elektromagnetische System im Zusammenwirken mit dem Anker (12) und der Kraft von Federn (23, 33, 38, 39) derart betreibbar ist, dass der erste Schalter (20) als Ruhekontaktschalter und der zweite Schalter (30) als
ArbeitskontaktSchalter fungieren .
9. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei der erste Schalter (20) einen beweglichen Kontakt (22) mit zwei Kontaktstücken aufweist, die an einem
federnden, gabelförmigen Ende der Kontaktfeder (23) angebracht sind.
10. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Spulenbaugruppe (10) mit einer auf einem
Trägerkörper (5) gewickelten Spule (1), einem
ferromagnetischen Kern (2) und ferromagnetischen Polschuhen (3, 4) als eine Baueinheit vorgesehen ist.
11. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 10,
wobei das Gehäuse ein stockwerkartiges Trägerbauteil (40) aufweist, das in einer oberen Etage die Polbaugruppe (7, 8, 9, 11) mit den Magnetflussteilen (7, 8, 9) und mit einem aufmagnetisierten Permanentmagneten (11) trägt sowie in einer mittleren Etage die Spulenbaugruppe (10) mit Spule (1), Kern (2) und Polschuhen (3, 4) aufnimmt.
12. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 11,
wobei der aufmagnetisierte Permanentmagnet (11) aus zwei Teilstücken (IIa, IIb) mit einem zwischengefügten
Magnetflussteil (9) aufgebaut und als Dreipolmagnet wirksam ist .
13. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
wobei der Anker (12) mittels einer Torsionsfeder (39) an der Polbaugruppe (7, 8, 9, 11) schwenkbar gelagert ist.
14. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
wobei das Trägerbauteil (40) eine elektrisch leitende, in Längsrichtung ausgerichtete Stromschiene (34) mit einem Ende nahe der ersten Relaisseite aufweist und die
Kontaktfeder (33) des zweiten Schalters (30) an diesem
Stromschienenende befestigt ist, um eine Stromschleife zu bilden, wodurch bei erhöhtem Stromfluss eine elektrodynamische Kraft in Schließrichtung des zweiten Schalters (30) auf die Kontaktfeder (33) ausgeübt wird.
15. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
wobei das Gehäuse eine Gehäusehaube (60) mit einem
Handschalter (62) umfasst, um die Stellung des Ankers (12) von Hand zu verändern.
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