[0001] Die Erfindung betrifft ein polarisiertes elektromagnetisches Relais mit einem in
einer axialen Durchgangsöffnung eines Spulenkörpers angeordneten, zungenförmigen Anker,
welcher mit einem Befestigungsende im Bereich eines ersten Spulenflansches am Spulenkörper
befestigt ist und mit seinem freien Ende im Bereich des zweiten Spulenflansches zwischen
zwei Polblechen umschaltbar ist, wobei die Polbleche zumindest mit einem Abschnitt
flach auf der Stirnseite des zweiten Spulenflansches aufliegen und an zwei am Spulenkörper
angeformten, den Abstand zwischen beiden Polblechen durch ihre Dicke festlegenden
Abstandsstücken anliegen und wobei eine vierpolige Dauermagnetanordnung mit zwei ungleichnamigen
Polen auf je einem der beiden Polbleche aufliegt.
[0002] Ein Relais dieser Art ist aus der DE-AS 27 23 220 bekannt. Mit der dort beschriebenen
Konstruktion ist es möglich, ein sehr kleines Relais mit einem hochempfindlichen Magnetkreis
zu schaffen. Bei diesem bekannten Relais sind die beiden Polbleche jeweils in drei
zueinander senkrechte Ebenen abgewinkelt, wobei jeweils ein Abschnitt stirnseitig
auf dem Spulenkörper aufliegt und Polflächen für den Dauermagneten bildet, wobei ein
weiterer Abschnitt jeweils parallel zur Spulenachse in den Spulenkörper eingeschoben
ist und die Kontaktflächen sowie den Arbeitsluftspalt mit dem Anker bilden und wobei
jeweils ein dritter Abschnitt sich seitlich neben dem Spulenkörper erstreckt und eine
Koppelfläche -unter Zwischenfügung einer einen bestimmten Luftspalt festlegenden Folie
-gegenüber der ferromagnetischen Gehäusekappe bildet. Eine derartige Konstruktion
gewährleistet insbesondere verhältnismäßig großflächige Kontakt-und Polflächen im
Arbeitsluftspalt, doch benötigen diese parallel zur Spulenachse in den Flansch eingeschobenen
Abschnitte einen entsprechenden Platz in der Gesamtkonstruktion. Will man nun ein
derartiges Relais weiter verkleinern, so wird angestrebt, die Polbleche so auszubilden
und anzuordnen, daß sie die Axiallänge des Relais möglichst wenig vergrößern.
[0003] Aus der DE-OS 26 25 203 ist eine ähnliche Konstruktion bekannt, wobei jeweils winkelförmige
Polbleche mit einem Abschnitt flach auf der Stirnseite des Spulenkörperflansches aufliegen,
mit jeweils einem weiteren Schnitt sich jedoch parallel zur Spulenachse vom Spulenkörper
weg erstrecken und in diesem zusätzlichen Bereich einen zweipoligen, senkrecht zur
Spulenachse polarisierten Dauermagneten zwischen sich einschließen. Bei dieser Konstruktion
erfordern die Polbleche mit dem Dauermagneten ebenfalls unnötig viel Platz, da zum
Ankoppeln des Dauermagneten bestimmte Mindestpolflächen erforderlich sind, die sich
dort in Längsrichtung des Relais vor dem Spulenkörperflansch erstrecken. Die Kontakt-und
Polflächen des Arbeitsluftspaltes sind dort zwar stirnseitig auf den zur Spulenachse
senkrechten Polblechabschnitten angeformt und benötigen dadurch in Axialrichtung wenig
Platz, doch benötigt die zwischen ihnen bewegliche Ankerkontaktzunge mit ihrem freien
Ende Bewegungsfreiheit, weshalb der Dauermagent in einem bestimmten Abstand von der
Ankerkontaktzunge angeordnet sein muß und dadurch zusätzlich Platz in Axialrichtung
benötigt. Die Kontakt-und Polflächen im Arbeitsluftspalt sind stirnseitig an den zur
Spulenachse senkrechten Polblechabschnitten vorgesehen und benötigen daher in Axialrichtung
wenig Platz; sie sind auch durch Anliegen der verlängerten Kontaktflächen an Distanzstücken
des Spulenkörpers genau einstellbar, doch ergeben sich dabei Probleme wegen der zu
geringen Luft-und Kriechstrecken zwischen den einander gegenüberstehenden verlängerten
Abschnitten der Kontaktflächen.
[0004] In einer älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung (P 33 38 208.5) ist auch
bereits eine Konstruktion vorgeschlagen worden, bei der zur Erzielung einer möglichst
geringen Relaislänge die Polbleche im wesentlichen eben ausgebildet und flach auf
die Stirnseite des Spulenkörpers aufgesetzt sind, während ein flacher Dauermagnet
unter Zwischenfügung einer Folie dann stirnseitig auf den Polblechen aufliegt. Die
Kontaktflächen sind dort stirnseitig an Polstücken ausgebildet, welche leicht zum
Spuleninneren hin gebogen oder abgekröpft sind, während der Kontaktabstand durch zusätzliche
Anschlaglappen festgelegt wird, welche gegenüber den Polstücken freigeschnitten sind
und an Abstandsstücken des Spulenkörperflansches anliegen. Um zwischen diesen Anschlaglappen
genügende Luft-und Kriechstrecken zu erhalten, sind diese Anschlaglappen gegenüber
den Polstücken verkürzt ausgebildet, wobei also die Abstandsstücke des Spulenkörperflansches
eine größere Breite als der Kontaktabstand zwischen beiden Polflächen besitzen müssen.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß es fertigungsmäßig - schwierig ist, die Toleranzen
zwischen den in unterschiedlichen Schnittebenen liegenden Anlageflächen der Anschlaglappen
und den Polflächen bei einem Polflächenabstand von wenigen Zehnteln eines Millimeters
so gering zu halten, daß eine einwandfreie Funktion gewährleistet ist. Diese Toleranzen
wirken sich deshalb auch ungünstig aus, weil bei Kontaktabständen in der genannten
Größenordnung bereits die unterschiedliche Materialschwindung des' bei der Spulenkörperherstellung
verwendeten Kunststoffes sich an den Abstandsstücken merklich auswirkt.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs genannten Art zu schaffen,
welches für eine extreme Miniaturisierung geeignet ist, dabei aber eine einfache Herstellung
der Polbleche ermöglicht und gleichzeitig die genannten Toleranzprobleme umgeht. Bei
dieser Konstruktion sollen gleichzeitig die notwendigen Luft-und Kriechstrecken zwischen
den Polblechen bei guter Empfindlichkeit des magnetischen Kreises sichergestellt sein-Erfindungsgemäß
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die im wesentlichen eben ausgebildeten Polbleche
jeweils zwischen den Abstandsstücken und jeweils einer am Rand des Spulenkörperflansches
angeformten Haltenase positioniert sind, daß an den Polblechen jeweils mittlere mit
ihren Stirnseiten die Polflächen gegenüber dem Anker bildende Polstücke sowie beiderseits
der Polstücke vorgesehene, mit stirnseitigen Anlageflächen an den Abstandsstücken
anliegende Anschlaglappen ausgebildet sind und daß die Polflächen der Polstücke und
die Anlageflächen der Anschlaglappen jeweils in einer gemeinsamen Schnittebene liegen.
[0006] Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Polbleche und ihrer Befestigung am Spulenkörper
ergibt sich bei der gewünschten Miniaturisierung des Relais eine minimale Axiallänge,
da die Polbleche stirnseitig vor dem Spulenkörper lediglich mit ihrer Materialstärke
zur Wirkung kommen. Wesentlich ist dabei für eine toleranzarme Herstellung und die
dadurch bedingte sichere Funktionsfähigkeit, daß die stirnseitigen, also dem Anker
zugewandten Polflächen der Polstücke und die entsprechenden Anlageflächen der Anschlaglappen
in einer Ebene liegen und damit mit einem Schnittstempel in einem einzigen Schnittvorgang
gebildet werden. Dadurch gibt es zwischen diesen Flächen keine Toleranzen, während
andererseits durch die freigeschnittenen Bereiche zwischen Polstücken und Anschlaglappen
die geforderten Kriech-und Luftstrecken sichergestellt werden, da die jeweils einander
gegenüberstehenden Anschlaglappen selbst durch die zwischenliegenden Abstandsstücke
des Spulenkörpers voneinander isoliert sind. Die Abstandsstücke legen durch ihre Dicke
genau den Kontaktabstand fest, und da damit diese Abstandsstücke selbst nur wenige
Zehntel eines Millimeters dick sind, kann bei ihnen die prozentuale Materialschwindung
im Absolutwert kaum zur Auswirkung kommen.
[0007] Zur Verbesserung der Isolierstrecken zwischen den einander gegenüberstehenden Anschlaglappen
der Polbleche ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Abstandsstücke jeweils zwischen
zwei Basisträgem angeordnet sind und mit diesen einen Doppel-T-Querschnitt bilden.
Die Polbleche selbst können jeweils einschließlich der Polstücke und Anschlaglappen
vollkommen eben ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, nur die Polbleche einschließlich
der Anschlaglappen eben auszubilden und die Polstücke in Richtung auf den Anker leicht
abgekröpft bzw. schräg abgebogen auszubilden. Natürlich muß auch in diesem Fall sichergestellt
sein, daß die Polflächen mit den Anfageflächen der Anschlaglappen in einer gemeinsamen
Schnittebene liegen. In einer weiteren Ausführungsform könnten zusätzlich auch die
Anschlaglappen leicht zum Relaisinneren hin abgebogen sein, wodurch die Isolationsstrecken
zwischen den beiden Polblechen verbessert würden.
[0008] Die Dauermagnetanordnung besteht zweckmäßigerweise aus zwei jeweils parallel zur
Spulenachse und entgegengesetzt zueinander polarisierten Einzel-Dauermagneten, die
im Bereich des freien Ankerendes einen Abstand voneinander aufweisen, so daß einerseits
eine freie Beweglichkeit des Ankers gesichert, andererseits auch eine zu kurze Kriechstrecke
über den Dauermagneten vor dem ArbeitsluftspaIt vermieden wird.
[0009] In einer Weiterbildung des Relais ist zweckmäßigerweise vorgesehen, den Kontaktraum
' vor dem freien Ankerende mittels einer Abdichtfolie zu verschließen und das Relais
dann in üblicher Weise zu vergießen. Diese Abdichtfolie wird zweckmäßigerweise über
die stimseitigen Außenseiten der beiden Dauermagnete gelegt, wodurch der vorhin erwähnte
Abstand zwischen den Dauermagneten nicht beeinträchtigt wird. In einer vorteilhaften
Ausgestaltung könnte aber auch eine Folie zwischen den Polblechen und den beiden Dauermagneten
in der Weise angeordnet sein, daß die Folie im Bereich vor dem freien Ankerende eine
Ausbuchtung zur Außenseite in den Raum zwischen beiden Dauermagneten aufweist. Diese
Ausbuchtung kann durch Tiefziehen der Folie gebildet sein und zweckmäßigerweise topfförmig
um das freie Ankerende und gegebenenfalls um die Abstandsstücke des Spulenkörpers
herum geformt sein, so daß auf diese Weise die Isolierstrecken und die freie Ankerbeweglichkeit
sichergestellt sind. Die den Anker bildende Feder kann in diesem Fall bei dem zur
Verfügung stehenden Raum eine maximale Länge bis in die Höhe der Polflächen der Dauermagnete
erhalten, so daß sie eine minimale Federrate erhält. Außerdem wäre durch eine derartige
tiefgezogene Folie vermieden, daß die Dauermagnete mit dem Kontaktraum in Verbindung
stehen.
[0010] Die Dauermagnete selbst können durch verformte Lappen am Spulenkörperflansch fixiert
werden.
[0011] Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais in Explosionsdarstellung,
Fig. 2 das Relais von Fig. 1 in zusammengebauter Form,
Fig. 3 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Konstruktion der Polbleche,
Fig. 4 eine Sicht auf die Stirnseite des Relais von Fig. 1,
Fig. 5 und 6 eine ausschnittsweise Darstellung des Relais von Fig. 1 in einer Seitenansicht
und in einem Schnitt durch die Polbleche,
Fig. 7 eine Fig. 6 entsprechende Schnittdarstellung mit einer abgewandelten Ausführungsform.
[0012] Fig. 1 zeigt in Explosionsdarstellung ein Relais mit einem Spulenkörper 1, der eine
Wicklung 2 trägt sowie stirnseitige Flansche 3 und 4 aufweist. Ein Zungenanker 5 wird
in eine axiale Durchgangsöffnung 6 des Spulenkörpers eingesteckt und im Bereich des
Flansches 3 mit einem Befestigungslappen 5a fixiert, während sein freies Ende 5b im
Bereich des zweiten Spulenflansches 4 zwischen zwei Polblechen 7 und 8 umschaltbar
ist.
[0013] Die beiden Polbleche 7 und 8 sind jeweils aus ebenem Blechmaterial gestanzt und besitzen
jeweils in der Mitte freigeschnittene Polstücke 7a bzw. 8a, deren nach innen gerichtete
Stirn-bzw. Schmalseiten jeweils die dem Anker zugekehrten Polflächen 7b bzw. 8b bilden.
Oberhalb und unterhalb der Polstücke 7a bzw. 8a weist jedes der Polbleche 7 bzw. 8
jeweils Anschlaglappen 7c und 7d bzw. 8c und 8d auf, welche beim Einsetzen der Polbleche
7 und 8 in den Spulenkörperflansch 4 jeweils an einem Abstandsstück 4a bzw. 4b anliegen.
Die beiden Polbleche 7 und 8 stützen sich an ihren Außenseiten jeweils mit den Vorsprüngen
7e bzw. 8e an Haltenasen 4c und 4d ab, wodurch sie gegen die Abstandsstücke 4a und
4b gepreßt werden und damit den genauen Kontaktabstand zwischen den beiden Kontakt-bzw.
Polflächen 7b und 8b einhalten. Dies ist dadurch gewährleistet, daß die Abstandsstücke
4a und 4b in ihrer Dicke genau dem gewünschten Polblechabstand entsprechen
.und daß außerdem die Anlageflächen 7f und 7g bzw. 8f und 8g in einer Ebene mit den
Polflächen 7b und 8b liegen (siehe hierzu auch Fig. 4). Zu diesem Zweck werden die
genannten Flächen jeweils mit einem gemeinsamen Schnitt hergestellt.
[0014] Die Abstandsstücke 4a und 4b besitzen beiderseits jeweils quer verlaufende Basisträger,
und bilden mit diesen jeweils einen Doppel-T-Querschnitt. Dadurch wird ihre Stabilität
gesichert und gleichzeitig die jeweils erforderliche Isolierstrecke zwischen den beiden
Polblechen 7 und 8 gewährleistet.
[0015] Auf die beiden Polbleche wird jeweils ein Dauermagnet 9 bzw. 10 aufgelegt, deren
Polarisierung jeweils in axialer Richtung, jedoch in beiden Magneten entgegengesetzt,
orientiert ist. Zwischen den beiden Magneten 9 und 10 besteht ein frei gehaltener
Raum 11, der die Bewegungsfreiheit des freien Ankerendes 5b sichert und gleichzeitig
die Kriechstrecke zwischen den beiden Polblechen verlängert. Auf die beiden Dauermagnete
9 und 10 wird außen eine Abdichtfolie 12 aufgelegt, welche eine Vorabdichtung des
Relais sicherstellt und das Einfließen von Vergußmasse in den Kontaktraum beim nachfolgenden
Vergießen verhindert. Eine entsprechende Folie 13 wird auch an der gegenüberliegenden
Seite des Relais auf den Anker-Befestigungslappen 5a aufgelegt, nachdem im Bereich
des Spulenflansches 3 noch ein Getter 14 untergebracht wurde. Über das montierte Relais
werden von beiden Seiten U-förmige Jochbleche 15 und 16 gelegt, so daß die in Fig.
2 dargestellte Gestalt entsteht. Dieses Relais kann dann mit einer Kappe versehen
oder auch ohne Kappe in Vergußmasse eingebettet werden.
[0016] Fig. 3 zeigt abgewandelte Polbleche 17 und 18, bei denen die Polstücke 17a und 18a
jeweils zum Relaisinneren hin leicht abgekröpft bzw. - schräg gebogen sind. Ansonsten
sind die Polbleche genauso gestaltet wie die in Fig. 1 dargestellten Polbleche 7 und
8. Insbesondere sind auch hier jeweils zwei Anschlaglappen 17c und 17d bzw. 18c und
18d ausgebildet, und es muß sichergestellt sein, daß die Schnittfläcchen dieser Anschlaglappen
mit der jeweiligen Schnittfläche des zugehörigen Polstücks in einer Ebene liegen.
[0017] Fig. 6 zeigt in einer vergleichenden Schnittdarstellung die beiden Formen der Polstücke.
Unten ist ein völlig ebenes Polblech 8 aus Fig. 1 dargestellt, bei dem auch das Polstück
8a in der gleichen Ebene liegt. Oben ist dagegen ein Polblech 17 gezeigt, welches
ein nach innen gebogenes Polstück 17a aufweist. Die Polfläche 17b bzw. 8b muß in beiden
Fällen parallel zur Spulenachse liegen, wobei diese Polflächen immer in einem Schnitt
mit den zugehörigen Anschlagflächen der Anschlaglappen hergestellt werden. Wie aus
Fig. 6 zu ersehen ist, kann der Anker 5 bei der Ausführung mit ebenen Polstücken 7
und 8 länger sein, wodurch er eine kleinere Federrate erhält. Die zum Relaisinneren
hin gebogenen Polbleche 17 und 18 ergeben dagegen einen verbesserten Magnetkreis,
wodurch weniger magnetische Erregung erforderlich ist.
[0018] In einer nicht dargestellten Ausführungsform können neben den- Polstücken 17a und
18a auch die Anschlaglappen 17c, 17d, 18c und 18d etwas zum Spuleninneren hin gebogen
sein. In diesem Fall könnte anstelle der zwei Magneten 9 und 10 auch ein einziger
Magnet mit vierpoliger Magnetisierung verwendet werden. Die Folie 12 wird in diesem
Fall als Isolierung zwischen den Polblechen und dem Dauermagneten angeordnet.
[0019] Wie aus Fig. 4 hervorgeht, liegen die beiden Dauermagnete (nur der Magnet 9 dargestellt)
auf den Polblechen auf, während sie an den Ober-und Unterseiten jeweils durch vorstehende
Wände 19 bzw. 20 gehalten werden. Die oberseitige Wand 20 kann dabei an den Ecken
verformt werden, so daß jeweils ein Lappen 20a den betreffenden Dauermagneten 9 bzw.
10 fixiert.
[0020] Fig. 7 zeigt noch eine etwas abgewandelte Ausführungsform in der Darstellung entsprechend
Fig. 6. Anstelle der ebenen Folie 12 ist hierbei eine tiefgezogene Folie 22 verwendet,
welche beiderseits jeweils zwischen einem Polblech 7 bzw. 8 und einem Dauermagneten
9 bzw. 10 angeordnet ist und im Mittelbereich zwischen den beiden Dauermagneten eine
topfförmige Ausbuchtung 22a nach außen aufweist. Auf diese Weise brauchen die Dauermagnete
9 und 10 nicht im Kontaktraum angeordnet zu werden. Andererseits erhält aber der Anker
5 an seinem freien Ende 5b genügend Bewegungsfreiheit, und es werden die erforderlichen
Isolierstrecken zwischen den Polblechen 7 und 8 sowie den Anker 5 gewährleistet. Im
übrigen ist das Relais gemäß Fig. 7 genauso aufgebaut wie das gemäß Fig. 1.
1. Polarisiertes elektromagnetisches Relais mit einem in einer axialen Durchgangsöffnung
(6) eines Spulenkörpers (1) angeordneten, zungenförmigen Anker (5), welcher mit einem
Befestigungsende - (5a) im Bereich eines erfsten Spulenflansches (3) am Spulenkörper
(1) befestigt ist und mit seinem freien Ende (5b) im Bereich des zweiten Spulenflansches
(4) zwischen zwei Polblechen (7, 8; 17, 18) umschaltbar ist, wobei die Polbleche (7,
8; 17, 18) zumindest mit einem Abschnitt flach auf der Stirnseite des zweiten Spulenflansches
aufliegen und an zwei am Spulenkörper (1) angeformten, durch ihre Dicke den Abstand
zwischen beiden Polblechen (7, 8; 17, 18) festlegenden Abstandsstücken (4a, 4b) anliegen
und wobei eine vierpolige Dauermagnetanordnung (9, 10) mit zwei ungleichnamigen Polen
auf je einem der beiden Polbleche (7, 8; 17, 18) aufliegt, dadurch gekennzeichnet,
daß die im wesentlichen eben ausgebildetgen Polbleche (7, 8; 17, 18) jeweils zwischen
den Abstandsstücken (4a, 4b) und jeweils einer am Rand des Spulenkörperflansches (4)
angeformten Haltenase (4c, 4d) positioniert sind, daß an den Polblechen (7, 8; 17,
18) jeweils mittlere, mit ihren Stirnseiten (7b, 8b) die Polflächen gegenüber dem
Anker (5) bildende Polstücke (7a, 8a;, 17a, 18a) sowie beiderseits der Polstücke vorgesehene,
mit stirnseitigen Anlageflächen (7f, 7g; 8f, 8g) an den Abstandsstücken (4a, 4b) anliegende
Anschlaglappen (7d, 7e, 8d, 8e) ausgebildet sind und daß die Polflächen (7b, 8b; 17b,
18b) der Polstücke (7a, 8a, 17a, 18a) und die Anlageflächen (7f, 7g, 8f, 8g) der Anschlaglappen
(7d, 7e, 8d, 8e) jeweils in einer gemeinsamen Schnittebene liegen.
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke (4a, 4b)
jeweils zwischen zwei Basisträgern (4e, 4f, 4g, 4h) angeordnet sind und mit diesen
einen Doppel-T-Querschnitt bilden.
3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polbleche
(7, 8) jeweils einschließlich der Polstücke (7a, 8a) und Änschlaglappen (7d, 7e, 8d,
8e) eben ausgebildet sind.
4. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polbleche
(17, 18) einschließlich der Anschlaglappen (17c, 17d, 18c, 18d) eben ausgebildet sind
und daß die Poistücke - (17a, 18a) in Richtung auf den Anker abgekröpft bzw. schräg
abgebogen sind.
5. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polbleche
eben ausgebildet sind und daß sowohl die Polstücke als auch die Anschlaglappen in
Richtung auf das Relaisinnere abgebogen sind.
6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Dauermagnetanordnung
aus zwei, im Bereich des freien Ankerendes (5b) einen freien Raum (11) zwischen sich
aufweisenden, jeweils parallel zur Spulenachse, jedoch entgegengesetzt zueinander
polarisierten Einzel-Dauermagneten (9, 10) besteht.
7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdichtfolie
- (12) stirnseitig auf die Dauermagnetanordnung (9, 10) aufgebracht ist.
8. Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Polblechen (7,
8) und den beiden Dauermagneten (9, 10) eine lsolierfolie (22) angeordnet ist, welche
im Bereich vor dem freien Ankerende (5b) eine sich zwischen die beiden Dauermagnete
(9, 10) erstreckende, topfförmige Ausbuchtung (22) aufweist
9. Relais nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Dauermagnete jeweils zwischen zwei Basisträgern (4e, 4h) und einem verformten Lappen
(20a) des Spulenkörperflansches (4) fixiert sind.