Elektromagnetisches Relais

Abstract

 Das Relais besteht aus zwei halbschalenförmigen, einen Spulenkörper bildenden Grundkörperteilen (1, 2), die eine Wicklung (3) tragen. In einen der Grundkörperteile (2) sind in einer gemeinsamen Ebene zwei Polbleche (6, 7) eingebettet, deren Enden in einen Kontaktraum (4, 5) hin­einragen. Parallel zu den Polblechen ist im Kontaktraum ein Brückenanker (8) angeordnet, der über eine rahmenför­mige Feder (9) in der Trennebene zwischen den beiden Grundkörperteilen (1, 2) fixiert ist. Die Anschlußelemen­te sind in den Spulenflanschen jeweils seitlich aus dem Grundkörper herausgeführt und nach unten abgebogen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit einem in einem Grundkörper gebildeten, ringsum geschlos­senen Kontaktraum, mit zwei ebenen, in dem Grundkörper in einer gemeinsamen Ebene verankerten und sich im Kontakt­raum mit ihren freien Enden auf Abstand gegenüberstehen­den Polblechen und mit einem flachen Kontakt-Anker, der über einen federnden Ankerträger im Kontaktraum angeord­net ist und bei Erregung des Relais die freien Enden der Polbleche überbrückt.

[0002] Aus der DE-OS 20 59 390 ist ein Mehrfachkontakt für ein derartiges Relais bekannt, der einen zweiteiligen Grund­körper aufweist. Dort sind in dem einen Gehäuseteil meh­rere Polblechpaare in einer Ebene angeordnet und mit Glasfritte umpreßt. Außerdem ist jedem Polblechpaar ein Anker zugeordnet, der mittels einer Ankerrückstellfeder mit dem einen Polblech verbunden ist. Der dort gezeigte Mehrfachkontakt ist allerdings noch kein vollständiges Relais, da beispielsweise eine Spulenwicklung fehlt und das Kontaktgehäuse nicht unmittelbar zur Aufnahme einer Wicklung ausgebildet ist. Außerdem stehen die Fortsätze der Kontaktelemente als Flußleitbleche entgegengesetzt zueinander stirnseitig aus dem Gehäuse hervor. Beim Ein­satz in einem Relais müßten sie also erst zusätzlich mit Anschlüssen versehen werden. Es handelt sich also dort um eine herkömmliche Reed-Kontaktanordnung, und ein damit aufgebautes Relais wäre sowohl vom Bauvolumen als auch von dem Fertigungsaufwand her nicht optimal. Da außerdem jeweils der Anker mit einem der Polbleche unmittelbar verbunden ist, sind die Einsatzmöglichkeiten eines derar­ tigen Schalters begrenzt; insbesondere sind derartige herkömmliche Reed-Kontakte zum Schalten hoher Leistungen in der Regel nicht geeignet.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs ge­nannten Art so auszubilden, daß es mit wenigen einfachen Teilen sowie einfachen Arbeitsgängen herstellbar ist, bei geringem Volumen ein hohes Schaltvermögen aufweist und zum Abschalten hoher Spannungen entweder als Brückenkon­takt ausgebildet oder nach Bedarf ohne wesentliche kon­struktive Änderung auch mit einem Vorlaufkontakt versehen werden kann.

[0004] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Grundkörper als Spulenkörper aus Kunststoff mit an beiden Enden angeformten Flanschen ausgebildet ist, in welchen Spulenanschlußelemente verankert sind, daß die Polbleche jeweils im Bereich eines Spulenflansches zumin­dest an einer Seite quer zu ihrer Längserstreckung ange­formte Anschlußelemente aufweisen, die seitlich in der gleichen Ebene aus dem Spulenkörper austreten und außer­halb des Spulenkörpers zur Anschlußseite des Relais gebo­gen sind, und daß der Ankerträger als ebene Blattfeder parallel zu der Ebene der Polbleche im Grundkörper gehal­ten ist und über einen sich in den Kontaktraum erstrek­kenden Abschnitt den Anker trägt.

[0005] Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt das Relais einen zweiteiligen Grundkörper, dessen zwei Teile mitein­ander zugewandten, muldenförmigen Ausnehmungen den Kon­taktraum bilden, wobei die beiden Polbleche in einem der beiden Grundkörperteile verankert sind. In diesem Fall wird der Ankerträger in der Trennfläche zwischen den bei­den Grundkörperteilen gehalten.

[0006] Bei dem erfindungsgemäßen Relais sind also alle Blechtei­le eben ausgeführt, wobei lediglich die beiden Polbleche in den Grundkörper oder in einen Grundkörperteil einge­setzt, beispielsweise eingebettet oder eingesteckt, zu werden brauchen. Der als ebenes Plättchen ausgebildete Anker und der ebenfalls ebene Ankerträger können vor der Montage miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen. Der Ankerträger wird bei der Montage in den Grundkörper eingeschoben oder zwischen die beiden Grundkörperteile eingeklemmt, wodurch der Anker den vor­gegebenen Luftspalt bzw. Kontaktabstand zu den beiden ebenen Polblechen erhält.

[0007] Durch die getrennte Einspannung des Ankers über seinen Träger parallel zu den Polblechen entsteht ein Brücken­kontakt, der zum Abschalten hoher Spannungen geeignet ist. Die einfach gestalteten Schaltelemente, nämlich die Polbleche und der Anker, können mit geeigneten Beschich­tungsverfahren, wie z. B. Lasergalvanisieren, mit geeig­neten Kontaktschichten für das Schalten hoher Ströme ver­sehen werden. Da bei der hier vorgesehenen Lagerung des Ankers auf jeden Fall ein Kontakt zwischen dem Anker und einem der Polbleche zuerst schließt, kann die Anordnung auch als Vorlaufkontakt gestaltet und geschaltet werden. In diesem Fall werden die Polbleche elektrisch leitend miteinander verbunden, beispielsweise durch eine aufge­schweißte Kontaktschicht. Außerdem wird bei dieser Aus­führungsform der Ankerträger mit einem eigenen Anschluß­element versehen, welches beispielsweise einstückig ange­formt und in der Trennebene zwischen beiden Grundkörper­teilen zur Seite herausgeführt sein kann. Es ist aber auch möglich, ein eigenes Anschlußelement für den Anker­träger in den zweiten Grundkörperteil zu verankern und nach Auflegen des Ankerträgers mit diesem zu verbinden, beispielsweise durch eine Schweißstelle.

[0008] Der Ankerträger wird in einer bevorzugten Ausführungsform als ebener Rahmen oder Rahmenteil gestaltet, der in einer umlaufenden, zwischen beiden Grundkörperteilen gebildeten Nut gehalten ist und über eine in den Innenraum des Rah­mens vorstehende Zunge den Anker trägt. In einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen werden, daß der Ankerträ­ger als einseitig eingespanntes Federband ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Federband möglich, das sich durch den gesamten Kontaktraum erstreckt und mit beiden Enden jeweils in einer entsprechenden, zwischen beiden Grund­körperteilen gebildeten Nut gelagert ist. Eine Längsver­schiebung des Ankerträgers kann entweder durch entspre­chende Abschlußwände der jeweiligen Nut in den Grundkör­perteilen begrenzt werden. Es ist aber auch möglich, den Ankerträger bereits bei der Zusammenfügung der Grundkör­perteile oder durch nachträglich eingebrachtes Kunst­stoffmaterial einseitig zu fixieren. Der oben erwähnte rahmenförmige Ankerträger kann allseitig zwischen den Grundkörperteilen verankert werden, da die nach innen nur etwa bis zur Mitte des Kontaktraums vorstehende Zunge die Beweglichkeit des Ankers gewährleistet.

[0009] Der Ankerträger kann einen in Richtung auf die Außenseite des Grundkörpers vorstehenden Justiersteg aufweisen, mit­tels dessen er vor der endgültigen Fixierung in seiner Lage relativ zu den Polblechen verschoben werden kann, um die Ansprech- und Abfallwerte des Relais in einen ge­wünschten Bereich zu bringen.

[0010] Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais in perspek­tivischer Darstellung, teilweise geschnitten,

Fig. 2 einen Ankerträger mit dem unteren Teil des Grund­körpers für ein Relais nach Fig. 1,

Fig. 3 und 4 eine abgewandelte Ausführungsform eines An­kers mit Ankerträger in Seitenansicht und Draufsicht,

Fig. 5 und 6 eine weitere Ausführungsform eines Ankers mit Ankerträger in Seitenansicht und Draufsicht.

[0011] Das in Fig. 1 dargestellte Relais zeigt einen zweiteili­gen Grundkörper, dessen unterer Teil 1 und dessen oberer Teil 2 annähernd halbschalenförmig ausgebildet und so zu­sammengefügt sind, daß sie einen Spulenkörper ergeben, auf welchen eine Wicklung 3 aufgebracht ist. Der untere Grundkörperteil 1 weist eine muldenförmige Ausnehmung 4, der obere Grundkörperteil 2 eine entsprechende muldenför­mige Ausnehmung 5 auf, welche zusammen den Kontaktraum bilden. In den oberen Grundkörperteil 2 sind zwei Polble­che 6 und 7 eingebettet, und zwar derart, daß ihre freien Enden in den Kontaktraum 4, 5 hineinreichen und einander in einem bestimmten Abstand gegenüberstehen. Die Polble­che 6, 7 können jeweils auch mit ihren Längskanten in den Seitenwänden des Kontaktraums verankert sein. Auch eine Steckbefestigung anstelle der Einbettung wäre möglich.

[0012] Das Polblech 6 besitzt im Bereich des Flansches 2a des Grundkörperteils 2 ein quer zu seiner Längserstreckung in der gleichen Ebene angeformtes Anschlußelement 6a, das außerhalb des Grundkörpers senkrecht nach unten zur An­schlußebene des Relais abgebogen ist. Dort kann es als herkömmlicher Anschlußstift ausgebildet oder zu einem Flachkontakt 6b gemäß der Darstellung in Fig. 1 geformt sein. Damit ist das Relais für Oberflächenmontage (SM-­Technik) geeignet. Ein entsprechender Anschluß 7a mit einem Flachkontakt 7b ist am Polblech 7 im Bereich des Flansches 2b angeformt. Entsprechende Anschlußelemente 6a und 7a können auch wahlweise oder zusätzlich an der ge­genüberliegenden Seite des Relais herausgeführt sein. Zum Anschluß der Spulenwicklung 3 sind im unteren Gehäuseteil 1 in den Flanschen 1a und 1b jeweils Spulenanschlußstifte 3a eingebettet, welche ebenso wie die Kontaktanschlußele­mente 6a und 7a wahlweise auf der einen oder der anderen Seite des Relais oder auch auf beiden Seiten vorgesehen werden können.

[0013] In dem Kontaktraum 4, 5 ist ein Anker 8 angeordnet, der parallel zu den beiden Polblechen 6 und 7 in vorgegebenem Kontaktabstand gehalten ist und mit jedem dieser Polble­che einen Überlappungsbereich bildet. Bei Erregung des Relais überbrückt der Anker 8 also die beiden Polbleche magnetisch und elektrisch. Zu diesem Zweck ist er in den Überlappungsbereichen jeweils mit einer Kontaktschicht 8a versehen. Entsprechende Kontaktschichten sind auch auf den Polblechen aufgetragen. Der Anker 8 wird von einem rahmenförmigen Ankerträger 9 gehalten, der später anhand der Fig. 2 noch näher erläutert wird. Die Verbindung zwi­schen dem Anker 8 und dem Ankerträger 9 ist durch eine Punktschweißung 10 vorgenommen. Auch andere Verbindungs­möglichkeiten kommen jedoch in Betracht.

[0014] Die Gestaltung und Anordnung des Ankerträgers 9 in Ver­bindung mit einem Teil des Grundkörpers ist in Fig. 2 ge­zeigt. Der untere Grundkörperteil 1 besitzt im Mittelbe­reich die muldenförmige Ausnehmung 4, die den unteren Teil des Kontaktraumes bildet. Zur Aufnahme des rahmen­förmigen Ankerträgers 9 ist im Grundkörperteil 1 ein rah­menförmiger Absatz 11 vorgesehen, dessen Höhe etwa der halben Dicke des aus Federmaterial bestehenden Ankerträ­gers 9 entspricht. (Die Abmessungen des Absatzes 11 sind in Fig. 2 sowohl in der Höhe als auch in der Breite über­trieben dargestellt). Ein entsprechender Absatz ist auch in dem in Fig. 2 nicht gezeigten oberen Gehäuseteil 2 vorgesehen, so daß beim Zusammenfügen der beiden Gehäuse­teile 1 und 2 zwischen ihnen eine rahmenförmige Nut ent­steht, in welcher der dazwischen eingelegte Ankerträger 9 gehalten wird. Von einem Quersteg des Rahmens 9 ist nach innen eine Zunge 9a angeformt, welche den Anker 8 trägt. Wenn die Längsausdehnung des Absatzes 11 in den Grundkör­perteilen 1 und 2 länger ist als der Rahmen des Ankerträ­gers 9, wie in Fig. 2 gezeigt, so kann der Ankerträger 9 auch nach dem Zusammenfügen der Gehäuseteile noch inner­halb seiner Befestigungsebene verschoben werden, so daß die jeweils den Polblechen 6 und 7 gegenüberstehenden Flächen des Ankers verändert werden können, um die An­sprechempfindlichkeit des Relais abzugleichen. Um den Ankerträger 9 verschieben zu können, besitzt er an einer Seite einen nach außen vorstehenden Justiersteg 12, der in einer entsprechenden Ausnehmung 13 des Grundkörpers 1 bzw. 2 von außen betätigt werden kann. Nach dem Abgleich des Relais kann die Öffnung 13 beispielsweise durch das Einfüllen von Vergußmasse oder Klebstoff verschlossen werden, womit gleichzeitig die Lage des Ankers fixiert wird.

[0015] Eine modifizierte Ausführung des Ankerträgers 9 mit dem Anker 8 ist in den Fig. 3 und 4 nochmals in Seitenansicht und in Draufsicht gezeigt. Wie vorher besitzt der Anker­träger eine Rahmenform, wobei eine Zunge 9a sich in das Innere des Rahmens erstreckt. Der Anker 8 ist in diesem Fall so groß gehalten, daß er in der Breite nahezu der Breite des Rahmenausschnittes bzw. des Kontaktraums ent­spricht und in der Länge sogar geringfügig länger ist als der Rahmenausschnitt des federnden Ankerträgers 9. So liegt der Anker 8 in Ruhestellung mit seinen beiden Enden 8b geringfügig auf den Querstegen des rahmenförmigen Trä­gers auf und stützt sich definiert ab. Der Kontaktraum 4 übersteigt natürlich auch in der Länge die Länge des An­kers, so daß dessen Bewegung nicht behindert wird. In Fig. 4 ist die im Grundkörper eingespannte Fläche 14 des Ankerträgers 9 schraffiert angedeutet.

[0016] Eine abgewandelte Ausführungsform des Ankerträgers ist in den Fig. 5 und 6, wiederum in Seitenansicht und in Drauf­sicht, dargestellt. Dabei ist ein Ankerträger 19 gezeigt, der lediglich als einseitig eingespannte Blattfeder aus­gebildet ist. Zur Verbesserung der Einspannung ist das eingespannte Ende 19a T-förmig verbreitert. Es ist in ei­ner entsprechenden, nicht dargestellten Nut zwischen bei­den Grundkörperteilen 1 und 2 gehalten. Auch in dieser Darstellung ist die Verbindungsstelle zwischen Anker und Ankerträger in Form eines Schweißpunktes angedeutet. Um eine definierte Stellung des Ankers und damit ein defi­niertes Ansprechen sicherzustellen, ist es auch in diesem Falle zweckmäßig, den Ankerträger 19 zwischen beiden Grundkörperteilen 1 und 2 zu fixieren.

[0017] Die Fertigung des Relais ist einfach, da alle Metallteile ebene Stanzteile sind, die nicht gebogen werden müssen; das nachträgliche Biegen der Anschlußelemente 6a, 7a bzw. 3a an der Außenseite des Grundkörpers kann hierbei außer Betracht gelassen werden. Die Polbleche 6 und 7 werden also als ebene Stanzteile in den oberen Gehäuseteil 2 eingespritzt, während die Spulenanschlußelemente 3a in den unteren Gehäuseteil 1 eingespritzt werden. Nach dem Reinigen der muldenförmigen Ausnehmungen 4 und 5 in den beiden Gehäuseteilen werden diese zusammengefügt, wobei der Ankerträger 9 bzw. 19 mit dem aufgeschweißten Anker 8 zwischen beiden Gehäuseteilen angeordnet wird. Auf diese Weise erhält er bereits den vorgegebenen Kontaktabstand zu den Polblechen. Danach kann die Spulenwicklung 3 auf­gebracht werden und gegebenenfalls der Ankerträger zum Abgleich justiert werden. Soweit noch notwendig, kann da­nach die Trennfuge zwischen den beiden Gehäuseteilen ab­gedichtet werden. Als Flußrückführung wird außerdem über den oberen Gehäuseteil eine ferromagnetische Folie 15 aufgebracht. Ein abschließender Umspritz- oder Tauchvor­gang könnte, falls notwendig, für die Fixierung der Ei­senfolie und der Spule sowie für eine sichere Abdichtung des Innenraums sorgen.

[0018] In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform des Relais dient der Anker als Brückenkontakt und benötigt so­mit keinen eigenen Anschluß. Da aber bei dieser Art der Ankerhalterung auf jeden Fall sein Kontakt mit einem der Polbleche zuerst schließt, kann das Relais auch mit einem Vorlaufkontakt oder Folgekontakt versehen werden. Hierzu ist eine konstruktive Änderung praktisch nicht erforder­lich. Es werden lediglich die beiden Polbleche 6 und 7 elektrisch leitend verbunden, indem beispielsweise eine Kontaktschicht aufgeschweißt wird. Außerdem benötigt in diesem Fall der Anker ein eigenes Anschlußelement, wäh­rend eines der Anschlußelemente der Polbleche entfallen kann. Dieses Anschlußelement für den Anker kann beispiels­weise im unteren Gehäuseteil 1 eingespritzt werden, wobei ein an der Innenseite vorstehendes Ende beispielsweise durch Schweißen mit dem Ankerträger verbunden wird. Durch entsprechende Wahl der Verbindungsstelle zwischen Anker und Ankerträger außerhalb der Mitte in Längsrichtung des Ankers kann das Ansprechverhalten gezielt eingestellt werden. Für diese Folgekontaktanordnung werden dann in bekannter Weise zwischen Anker und Polblechen Kontakt­schichten unterschiedlicher Eigenschaften vorgesehen.

[0019] Bei dem beschriebenen Relais sind hohe Schaltströme mög­lich, da auf die ebenen Kontaktflächen von Polblechen und Anker geeignete Kontaktschichten aufgebracht werden kön­nen. Durch die Lagerung des Ankers in der dargestellten Weise tritt eine Reibbewegung an den Kontaktoberflächen auf, die einen gleichbleibenden Kontaktwiderstand garan­tiert. Die unsymmetrische Kraftverteilung auf die Kon­taktstellen verringert dabei die Möglichkeit von Ver­schweißungen im Vergleich zu sonst bekannten Brückenkon­takten. Da in jedem Fall zuerst ein Kontakt schließt und dabei Schwingungen abgebaut werden können, sind außerdem sehr geringe Prellzeiten erreichbar.

Ansprüche

1. Elektromagnetisches Relais mit einem in einem Grund­körper (1, 2) gebildeten, ringsum geschlossenen Kontakt­raum, mit zwei ebenen, in dem Grundkörper (2) in einer gemeinsamen Ebene verankerten und sich im Kontaktraum (4, 5) mit ihren freien Enden auf Abstand gegenüberstehenden Polblechen (6, 7) und mit einem flachen Kontakt-Anker (8), der über einen federnden Ankerträger (9; 19) im Kon­taktraum (4, 5) angeordnet ist und bei Erregung des Re­lais die freien Enden der Polbleche (6, 7) überbrückt, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1, 2) als Spulenkörper aus Kunststoff mit an beiden Enden angeformten Flanschen (1a, 1b, 2a, 2b) aus­gebildet ist, in welchen Spulenanschlußelemente (3a) ver­ankert sind, daß die Polbleche (6, 7) jeweils im Bereich eines Spulenflansches (2a, 2b) zumindest an einer Seite quer zu ihrer Längserstreckung angeformte Anschlußelemen­te (6a, 7a) aufweisen, die seitlich in der gleichen Ebene aus dem Spulenkörper (2) austreten und außerhalb des Spu­lenkörpers zur Anschlußseite des Relais gebogen sind, und daß der Ankerträger (9; 19) als ebene Blattfeder parallel zu der Ebene der Polbleche (6, 7) in dem Grundkörper (1, 2) gehalten ist und über einen sich in den Kontaktraum erstreckenden Abschnitt (9a) den Anker (8) trägt.

2. Relais nach Anspruch 1, mit einem zweiteiligen Grund­körper, dessen zwei Teile (1, 2) mit einander zugewand­ten muldenförmigen Ausnehmungen (4, 5) den Kontaktraum bilden, wobei die beiden Polbleche (6, 7) in einem (2) der beiden Grundkörperteile verankert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerträger (9; 19) in der Trennfläche zwischen den beiden Grundkörper­teilen (1, 2) gehalten ist.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Ankerträger (9) als ebener Rahmen in einer umlaufenden Nut (11) gehalten ist und über eine in den Innenraum des Rahmens vorstehende Zunge (9a) den Anker trägt.

4. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Ankerträger (19) als einseitig eingespanntes Federband ausgebildet ist und an seinem freien Ende den Anker (8) trägt.

5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Befestigung des Ankers (8) auf dem Ankerträger (9; 19) außerhalb seiner Mitte, in Längsrichtung gesehen, vorgesehen ist.

6. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Ankerträger als Fe­derband ausgebildet ist, sich durch den Kontaktraum über dessen gesamte Länge erstreckt und mit beiden Enden in entsprechenden Nuten gelagert ist.

7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbleche (6, 7) in den Grundkörper bzw. in den einen Grundkörperteil (2) eingebettet sind.

8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbleche in Steckkanälen des Grundkörpers bzw. des einen Grundkörper­teiles (2) befestigt sind.

9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbleche beider­seits in den Seitenwänden des Kontaktraums (4, 5) geführt sind.

10. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­durch gekennzeichnet, daß der An­ ker (8) mit den Polblechen einen Folgekontakt bildet, wo­bei die Polbleche (6, 7) elektrisch leitend verbunden sind und der Ankerträger (19) ebenfalls mit einem im Be­reich eines Spulenflansches quer zur Spulenachse ange­formten Anschlußelement versehen ist.

11. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­durch gekennzeichnet, daß der An­kerträger (9) einen in Längsrichtung aus der Trennfläche zwischen den Grundkörperteilen (1, 2) herausragenden Ju­stiersteg (12) aufweist.

12. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­durch gekennzeichnet, daß als Flußrückführung eine ferromagnetisches Folie (14) über die Oberseite und zumindest teilweise über die beiden Stirnseiten des Grundkörpers gelegt ist.

Zeichnung