Elektromagnetisches Kleinrelais und Verfahren zu dessen Herstellung

Abstract

 Das Relais besitzt einen Grundkörper (1), in welchem ein flacher Kern sowie zumindest zwei an entgegengesetzten Enden des Relais angeordnete feststehende Kontaktelemente (6,7) eingebettet sind. Ein flacher Anker (11) liegt parallel zum Kern neben der Spule, er bildet mit zwei Polflächen (5a, 5b) des Kerns zwei Arbeitsluftspalte und trägt eine Brückenkontaktfeder (12, 14), die mit den beiden feststehenden Kontaktelementen (5,6) zusammenwirkt. Das Relais besitzt einen sehr schmalen Aufbau und kann verhältnismäßig starke Ströme schalten.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Kleinrelais mit einem innerhalb einer Erregerspule ange- ordneten flachen Kern, dessen aus der Spule austretende Enden jeweils Polflächen für einen neben der Spule angeordneten und bei Erregung der Spule an beiden Polflächen anliegenden Anker bilden, und mit einer vom Anker betätigbaren Kontaktanordnung. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Relais.

[0002] Elektromagnetische Relais mit dem oben genannten grundsätzlichen Aufbau sind seit langem bekannt. Diese herkömmlichen sogenannten Flachrelais besitzen einen einseitig gelagerten Anker, der über einen Betätigungsschieber seitlich am Relais befestigte Kontaktfedersätze betätigt. Für eine Miniaturisierung ist jedoch dieser herkömmliche Aufbau mit getrennt angesetzten Kontaktfedersätzen nicht. geeignet.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, ein besonders einfaches Kleinrelais mit dem anfangs genannten Prinzipaufbau zu schaffen, welches mit wenigen einfachen Teilen herstellbar ist. Das Relais soll in Baugröße und Anschlußkonfiguration an integrierte Schaltkreisbausteine angepaßt werden können und trotz minimaler Baugröße noch verhältnismäßig große Ströme schalten können.

[0004] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Bereich beider Ankerenden jeweils mindestens ein mit einem Anschlußstift versehenes feststehendes Kontaktelement in einem die Spule tragenden Grundkörper verankert ist und daß eine sich in Längsrichtung des Ankers erstreckende und etwa mittig an diesem befestigte Kontaktfeder zumindest in einer Endlage zwei feststehende Kontaktelemente elektrisch miteinander verbindet.

[0005] Das erfindungsgemäße Relais erlaubt einen sehr flachen bzu. 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 Kontaktelementen stehen stirnseitig vor den beiden Ankerenden und erhöhen damit die Tiefe des Relaisaufbaus jedenfalls dann nicht, uenn nur zwei feststehende Kontaktelemente für einen Schließer- oder Öffnerkontakt vorgesehen uerden. In einem solchen Fall ist es auch besonders einfach möglich, 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, wobei im zweiten Fall die in einer Reihe stehenden Anschlußstifte lediglich um 90° gebogen zu werden brauchen.

[0006] Der Anker kann in einer Ausführungsform des Relais auf einer der Polflächen gelagert sein und lediglich mit der zweiten Polfläche des Kerns einen Arbeitsluftspalt bilden. In diesem Fall ist es zweckmäßig, daß auch die auf dem Anker befestigte Kontaktfeder mit dem einen feststehenden Kontaktelemente fest verbunden ist und lediglich mit ihrem anderen freien Ende in Schaltverbindung mit einem oder auch mit zwei feststehenden Gegenkontaktelementen tritt.

[0007] Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Anker mit beiden Polflächen des Kerns jeweils Arbeitsluftspalte bildet, also eine translatorische Schaltbewegung in einer zur Spulenachse senkrechten Richtung ausführt, wobei auch die auf ihm befestigte.Kontaktfeder als Brückenkontaktfeder mit jedem ihrer beiden Enden eine Schaltbewegung gegenüber einem Gegenkontaktelement ausführt. Dabei ist es durch die doppelte Kontaktöffnung mit der Brückenkontaktfeder und durch die Anordnung der zusammengehörigen feststehenden Kontaktelemente an entgegengesetzten Enden des Relais mit entsprechend großen Isolierstrecken möglich, auch bei sehr kleinem Aufbau und sehr geringem Ankerhub verhältnismäßig starke Ströme zu schalten.

[0008] Die Ruhestellung des Ankers wird zweckmäßigerweise durch eine als Blattfeder ausgebildete Rückstellfeder erzeugt, welche wie die Kontaktfeder flach auf dem Anker aufliegt und mit ihren freien Enden an Anlageflächen des Grundkörpers anliegt. Zur Gewährleistung einer symmetrischen Kraftverteilung ist es außerdem zweckmäßig, wenn zu beiden Seiten der Kontaktfeder jeweils eine Rückstellfeder vorgesehen ist, wobei in besonders einfacher Ausgestal-' tung die Rückstellfeder bzw. die Rückstellfedern in ihrem Mittelabschnitt einteilig mit-der Kontaktfeder zusammenhängen und lediglich mit ihren freien Enden freigeschnitten sind. Der Anker stützt sich in der Ruhestellung zweckmäßigerweise an einer Gehäusekappe ab, gegen die er durch die Rückstellfeder vorgespannt ist.

[0009] Der Grundkörper dient zweckmäßigerweise gleichzeitig als Spulenkörper wie als Träger für die feststehenden Kontaktelemente und gegebenenfalls für Spulenanschlußelemente. Der Kern und die feststehenden Kontaktelemente können dabei in den Grundkörper eingebettet sein, so daß lediglich die Polflächen des Kerns und die kontaktgebenden Flächen der feststehenden Kontaktelemente freiliegen.

[0010] Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Relais ist es zweckmäßig, daß der Grundkörper durch Einbetten des flachen Kerns sowie der feststehenden Kontaktelemente gebildet und mit der Spulenwicklung versehen uird, daß dann der mit der Kontaktfeder und einer Rückstellfeder versehene Anker seitlich an den Grundkörper angesetzt und durch Aufsetzen einer Schutzkappe gesichert uird. 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.

[0011] Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais in Explo-. sionsdarstellung,

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung des Relais von Fig. 1, wobei jedoch wegen der besseren Anschaulichkeit die einzelnen Teile in verschiedenen Ebenen geschnitten sind,

Fig. 3 ein Relais gemäß Fig. 1, teilweise im Längsschnitt, wobei die einzelnen Teile in unterschiedlichen Fertigungsstadien dargestellt sind.

[0012] Das Relais gemäß Fig. 1 bis 3 besteht aus einem Grundkörper 1, welcher 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 bzu. 4a der Flansche 3 bzw. 4 jeweils eine Polfläche 5a bzu. 5b bildet. Die vom Grundkörper 1 gebildeten Spulenflansche 3 und 4 tragen außerdem jeweils stirnseitig vor den Polflächen 5a bzw. 5b feststehende Kontaktelemente 6 bzu. 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.

[0013] Ein Anker 11 besteht ebenso wie der Kern 5 aus einem flachen Blech, wobei die Ankerenden 11a und 11b 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 kombinierte Kontakt- und Rückstellfeder 12, welche mit ihrem Mittelteil auf dem Anker über Schweißpunkte 13 oder auf sonstige Weise befestigt ist. Die Kontaktfederenden 14, die zum Zweck der Doppelkontaktgabe jeweils geschlitzt sind, bilden einen Brückenkontakt zusammen mit den beiden feststehenden Kontaktelementen 6 und 7. Die äußeren Federenden 15 dienen als Rückstellfedern, 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 11a oder 11b 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 uerden, indem von der Unterseite eine Folie 21 auf die Anschlußstacheln 6a, 7a, 9a und 10a aufgesteckt und mit dem Rand 18a der Schutzkappe verschweißt bzu. 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.

[0014] 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.

[0015] 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 Uickelstützpunkte 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 Uickelstützpunkte 9b und 10b angewickelt werden. Danach können die Spulenanschlußstifte 9 bzw. 10 über die Unterseite der Wicklung gebogen werden, so daß die Anschlußstacheln 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.

Ansprüche

1. Elektromagnetisches Kleinrelais mit einem innerhalb einer Erregerspule angeordneten flachen Kern, dessen aus der Spule austretende Enden jeweils Polflächen für einen neben der Spule angeordneten und bei Erregung der Spule an beiden Polflächen anliegenden Anker bilden, und mit einer vom Anker betätigbaren Kontaktanordnung, dadurch gekennzeichnet , daß im Bereich beider Ankerenden (11a, 11b) jeweils mindestens ein mit einem Anschlußstift (6a, 7a) versehenes feststehendes Kontaktelement (6, 7) in einem die Spule (2) tragenden Grundkörper (1) verankert ist und daß eine sich in Längsrichtung des Ankers (11) erstreckende und etwa mittig an diesem befestigte Kontaktfeder (12, 14) zumindest in einer Endlage zwei feststehende Kontaktelemente (6, 7) elektrisch miteinander verbindet.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Anker (11) auf einer Polfläche (5a, 5b) des Kerns (5) gelagert ist und mit der zweiten Polfläche des Kerns einen Arbeitsluftspalt bildet, während die Kontaktfeder (12, 14) im Bereich des gelagerten Ankerendes mit einem feststehenden Kontaktelement verbunden ist und mit ihrem entgegengesetzten Ende mit mindestens einem weiteren feststehenden Kontaktelement zusammenwirkt.

3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Anker (11) mit jedem seiner beiden Enden (11a, 11b) jeweils einen Arbeitsluftspalt mit einer der Polflächen (Sa, 5b) bildet und daß die an ihm befestigte Kontaktfeder (12, 14) als Brückenkontaktfeder zumindest in einer Endlage des Ankers mit zwei feststehenden Kontaktelementen (6, 7) in Schaltverbindung steht.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Kern (5) als ebenes Blech ausgebildet ist und daß der Anker (11) mit seinen Enden (11a, 11b) jeweils zu den Kernpolflächen (5a, 5b) hin gekröpft ist.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest eine als Blattfeder ausgebildete und flach auf dem Anker (11) aufliegende Rückstellfeder (12, 15) mit ihrem Mittelabschnitt (12) am Anker (11) befestigt ist und mit ihren freien Enden (15) an Anlageflächen (16) des Grundkörpers (1) anliegt.

6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß zu beiden Seiten der Kontaktfeder (14) je eine Rückstellfeder (15) auf dem Anker (11) angeordnet ist.

7. Relais nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückstellfeder bzu. die Rückstellfedern an ihrem am Anker befestigten Mittelabschnitt (12) einteilig mit der Kontaktfeder (14) zusammenhängen und lediglich mit ihren Enden freigeschnitten sind.

8. Relais nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß sich der durch die Rückstellfeder(n) vorgespannte Anker (11) in Ruhestellung an einer Gehäusekappe (18) abstützt.

9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Grundkörper (1) gleichzeitig als Spulenkörper und als Träger für die feststehenden Kontaktelemente (6, 7) dient.

10. Relais nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Kern (5) und die feststehenden Kontaktelemente (6, 7) in den Grundkörper (1) eingebettet sind, wobei lediglich die Polflächen (5a, 5b) des Kerns (5) und die kontaktgebenden Flächen (8) der Gegenkontaktelemente (6, 7) freiliegen.

11. Relais nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß im Grundkörper (1) Spulenanschlußelemente (9, 10) eingebettet sind, deren Anschlußstifte (9a, 10a) in einer Reihe mit den Anschlußstiften (6a, 7a) der feststehenden Kontaktelemente (6, 7) aus dem Relais austreten.

12. Verfahren zur Herstellung eines Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Grundkörper (1) durch Einbetten des flachen Kerns (5) sowie der feststehenden Kontaktelemente (6, 7) gebildet und mit der Spulenwicklung (2) versehen wird, daß dann der mit der Kontaktfeder (12, 14) und einer Rückstellfeder (15) versehene Anker (11) seitlich an den Grundkörper (1) angesetzt und durch Aufsetzen einer Schutzkappe (18) gesichert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Kern (5) und die feststehenden Kontaktelemente (6, 7) aus einer gemeinsamen Platine (24) gestanzt und mit Ausnahme jeweils eines an einem Führungsstreifen (24) hängenden Haltesteges (6a, 7a, 9b, 10b, 25) freigeschnitten, dann gemeinsam in Isolierstoff eingebettet und danach vom Führungsstreifen (24) abgetrennt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß auch Spulenanschlußstifte (9, 10) aus der gemeinsamen Platine (24) gestanzt, miteingebettet und nach dem Abtrennen gebogen uerden.

Zeichnung