Elektromagnetisches Relais

Abstract

 Das Relais besitzt eine Spule und ein neben der Spule an­geordnetes Joch (5) und einen stirnseitig vor der Spule angeordneten Anker (8), der eine Kontaktfeder (16) betä­tigt, die in einem der freien Seite des Ankers vorgela­gerten Kontaktraum angeordnet ist. Diese Kontaktfeder be­sitzt einen langgestreckten, quer über die gesamte Breite des Relais sich erstreckenden ersten Federschenkel (16a) und einen U-förmig an diesen angesetzten zweiten Feder­schenkel (16b). Das freie Ende des U-förmigen Schenkels (16b) wirkt mit zwei Gegenkontaktelementen (13, 14) zu­sammen. Durch die Y-Form der Kontaktfeder ergibt sich bei vorgegebener kompakter Bauweise eine größtmögliche freie Federlänge für die Kontaktfeder (16) und damit eine nied­rige Federrate, d. h. eine niedrige Ansprechleistung für das Relais.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit einer von einem Kern durchsetzten, mit ihrer Achse paral­lel zu einer Grundebene angeordneten Spule, einem paral­lel zur Spulenachse neben der Wicklung angeordneten Joch, mit einem flachen Anker, der an dem freien Jochende gela­gert ist und mit dem freien Kernende einen Arbeitsluft­spalt bildet und mit einer stirnseitig an der der Spule entgegengesetzten Seite des Ankers angeordneten Kontakt­anordnung mit mindestens einem feststehenden Gegenkon­taktelement und einer mit dem Anker in Wirkverbindung stehenden Kontaktfeder, deren Anschlußelemente in einem Grundkörper verankert sind.

[0002] Ein derartiger Relaisaufbau ist beispielsweise Gegenstand der älteren Anmeldung P 35 38 613.4. Diese Konstruktion wird namentlich für Relais mit kompaktem Aufbau, jedoch einem Starkstromkontakt, gewählt. Um mit dem Gesamtaufbau eine vorgegebene Breite nicht zu überschreiten, die be­reits durch die Spule und das nebenliegende Joch ausge­füllt wird, wird die eigentliche Kontakteinheit stirnsei­tig vor der Spule und vor dem Anker angeordnet. Ein Pro­blem bei einem derartigen Relaisaufbau besteht darin, die Kontaktfeder, die einen hohen Strom führen soll und des­halb einen entsprechend großen Querschnitt, d. h., eine entsprechend große Federbreite aufweisen muß, mit einer möglichst kleinen Federrate herzustellen, damit die vom Anker aufzubringende Kraft und entsprechend die Schalt­leistung des Relais möglichst gering gehalten werden kön­nen. Die Forderung besteht also darin, zur Erzielung ei­ner geringen Federrate die Kontaktfeder möglichst lang auszuführen. Aus diesem Grunde ist bei dem Relais gemäß der oben erwähnten älteren Anmeldung die Kontaktfeder in einem vom Joch gebildeten Kanal eingelegt, so daß sie sich mit einem Abschnitt parallel zur Spulenachse er­strecken kann. Allerdings vergrößert der für die Bewegung erforderliche Freiraum die Breite des Relaisaufbaus.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs ge­nannten Art so weiterzubilden, daß die Kontaktfeder eine möglichst kleine Federrate erhalten kann, jedoch die Breite des Relaisaufbaus nicht vergrößert.

[0004] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kontaktfeder im Bereich der einen, der Ankerlagerung benachbarten Seite des Grundkörpers verankert ist, sich mit einem ersten Schenkel im wesentlichen über die gesam­te Breite des Relaisinnenraums erstreckt und im Bereich der entgegengesetzten Seite des Grundkörpers mit dem freien Ankerende gekoppelt ist, daß die Kontaktstellen in der Nähe der zweiten Seite des Grundkörpers liegen und daß ein zweiter Schenkel der Kontaktfeder U-förmig vom freien Ankerende zur Kontaktstelle verläuft.

[0005] Durch die Befestigung des ersten Federschenkels an der einen Längsseite des Relais und ihre Ankoppelung an den Anker an der gegenüberliegenden Längsseite wird die zur Verfügung stehende Breite des Relais für die Feder voll ausgenutzt, wobei mit dem U-förmig angesetzten zweiten Federschenkel die Ankerbewegung zu der Kontaktstelle übertragen wird. Die Feder erhält also mit ihrem L-förmi­gen oder Z-förmigen ersten Federabschnitt und dem daran angesetzten U-förmigen zweiten Federabschnitt insgesamt eine Y-Form, die den zur Verfügung stehenden Kontaktraum optimal ausnutzt, um bei geringstem Platzbedarf eine mög­lichst geringe Federrate zu erreichen, andererseits aber auch die erforderlichen Kriech- und Luftstrecken zwischen der Kontaktstelle und dem Anker des Relais für das Schal­ ten von Starkstrom bzw. von hohen Spannungen zu gewähr­leisten. Durch den U-förmigen zweiten Federschenkel wird die Kontaktstelle aus der Lagerebene des Ankers heraus verlegt, so daß sich eine verhältnismäßig große Reibung zur Selbstreinigung und Prelldämpfung der Kontakte er­gibt.

[0006] Der erste und der zweite Schenkel der Kontaktfeder können beispielsweise einstückig aus einem Federmaterial mit gleichbleibender Dicke gebogen werden. Da für den U-för­migen zweiten Federschenkel eine größere Federrate als für den ersten Schenkel erwünscht ist, kann dieser zweite Federschenkel beispielsweise durch Sicken oder ähnliche Ausformungen etwas versteift werden.

[0007] Andererseits wäre es aber auch möglich, die beiden Feder­schenkel aus unterschiedlichem Blattfedermaterial vorzu­fertigen und miteinander durch Schweißen oder ähnliche Maßnahmen zu verbinden. Dabei können die beiden Feder­schenkel entweder aus unterschiedlichem Material mit un­terschiedlichen Federeigenschaften oder auch aus Feder­blechen mit unterschiedlicher Dicke hergestellt werden. So ist es auch möglich, den zweiten Federschenkel im Querschnitt so auszulegen, daß er die (durch den Schalt­lichtbogen) entstehende Wärme vom Kontakt gut ableitet; diese Wärme kann vom zweiten Federschenkel teilweise zum Anker abgeleitet werden, so daß der erste Federschenkel thermisch nicht belastet wird.

[0008] Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbei­spiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais in einer Seitenansicht, wobei das Gehäuse teilweise aufgeschnitten ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Relais von Fig. 1 mit auf­geschnittener Gehäusekappe.

[0009] Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Relais besitzt ein Gehäuse, bestehend aus einem Sockel 1 und einer Kappe 2, in welcher ein Spulenkörper 3 mit Wicklung 4 und einem winkelförmigen Joch 5 angeordnet sind. Ein Spulenkern 6 ist einerseits an das Joch 5 angekoppelt und besitzt an seinem anderen Ende eine Polplatte 7, welche mit einem plattenförmigen Anker 8 einen Arbeitsluftspalt bildet. Dieser Anker 8 ist am freien Ende des Joches 5 gelagert, wobei eine auf das Joch aufgesetzte Lagerplatte 9 mit dem Joch eine Lagerkerbe bildet. Die Lagerplatte 9 ist mit seitlich angeformten Rastlappen 9a an Nasen 5a des Joches eingehängt. Am freien Ende der aus ferromagnetischem Fe­dermaterial bestehenden Lagerplatte 9 ist eine Lagerfeder 10 angeformt, welche mit einem nach oben gebogenen Feder­abschnitt 10a in eine Kerbe 11 des Ankers eingreift und diesen in die Lagerung drückt.

[0010] Die Breite des Relais wird durch den Durchmesser der Spu­le 3, 4 und die Dicke des Joches 5 bestimmt, welche ne­beneinander liegend die gesamte Breite zwischen den bei­den Seitenwänden der Gehäusekappe 2 einnehmen. Stirnsei­tig vor der Polplatte 7 und dem Anker 8 ist ein Kontakt­raum 12 vorgesehen, in welchem zwei Gegenkontaktelemente 13 und 14 sowie ein Anschlußelement 15 für eine Mittel-­Kontaktfeder 16 angeordnet und im Sockel, beispielsweise durch Steckbefestigung, verankert sind. Diese Mittelkon­taktfeder besteht aus zwei Federschenkeln, einem im we­sentlichen langgestreckten und an den Enden Z-förmig ab­gebogenen ersten Federschenkel 16a sowie einem im wesent­lichen U-förmig geformten zweiten Federschenkel 16b. Das Anschlußelement 15 für die Kontaktfeder ist so weit wie möglich an die eine Seitenwand 2a der Kappe 2 gerückt und im Sockel 1 etwa parallel zu dieser Seitenwand angeord­net. Der Federabschnitt 16a ist mit einem abgebogenen Be­festigungsabschnitt 16c an der Außenseite des Anschluß­elementes 15 befestigt, so daß von diesem Befestigungsab­schnitt 16c bis zum freien Ankerende mit dem Mitnehmer­ zahn 17 eine möglichst große Federlänge entsteht. Damit wird die Breite des Relais weitgehend für die Kontaktfe­der ausgenutzt. Das Ende 16d des Federschenkels 16a ist in der Nähe des freien Ankerendes mit dem U-förmigen Fe­derschenkel 16b verbunden, beispielsweise verschweißt. Dieser U-förmige Federschenkel 16b besitzt an einem Ende einen abgebogenen Mitnehmerlappen 16e, mit dem er in den Mitnehmerzahn 17 des Ankers 8 eingehängt ist. Das andere Ende des U-förmigen Kontaktfederschenkels 16b trägt den Mittelkontakt 18, der mit den Gegenkontakten 19 und 20 zusammenwirkt.

[0011] Die Kontaktfeder 16 muß zur Führung großer Ströme einen großen Querschnitt besitzen, was durch eine große Breite senkrecht zur Bildebene der Fig. 2 erreicht wird. Soweit die beiden Federschenkel 16a und 16b getrennt gefertigt und dann verbunden werden, können sie auch aus Federmate­rial unterschiedlicher Dicke oder auch aus Materialien unterschiedlicher Federeigenschaften bestehen. Wichtig ist, daß der Federschenkel 16a eine geringe Federrate be­sitzt, während die Federrate des Schenkels 16b größer sein sollte. Dies kann unter Umständen auch durch zusätz­liche Sicken oder sonstige Anformungen erreicht werden, insbesondere dann, wenn die beiden Federschenkel 16a und 16b aus demselben Material geformt bzw. einstückig herge­stellt werden. Zum Schalten großer Ströme kann es darüber hinaus auch zweckmäßig sein, das Anschlußelement 15 zu­sätzlich über eine Litze unmittelbar mit dem beweglichen Mittelkontakt 18 zu verbinden, um die Kontaktfeder 16 nicht übermäßig zu belasten.

[0012] Zur Erzielung der erforderlichen Kriech- und Luftstrecken zwischen dem Gegenkontakt 20 und dem Anker ist im Gehäuse eine Trennwand vorgesehen, welche im gezeigten Ausfüh­rungsbeispiel an der Kappe angeformt ist, in einer anderen Ausführungsform aber auch am Sockel vorgesehen sein könnte.

Ansprüche

1. Elektromagnetisches Relais mit einer von einem Kern (6) durchsetzten, mit ihrer Achse parallel zu einer Grundebene angeordneten Spule (3, 4), einem parallel zur Spulenachse neben der Wicklung (4) angeordneten Joch (5), mit einem flachen Anker (8), der an dem freien Jochende gelagert ist und mit dem freien Kernende (7) einen Ar­beitsluftspalt bildet und mit einer stirnseitig an der der Spule (4) entgegengesetzten Seite des Ankers (8) an­geordneten Kontaktanordnung mit mindestens einem festste­henden Gegenkontaktelement (13, 14) und einer mit dem An­ker (8) in Wirkverbindung stehenden Kontaktfeder (16), deren Anschlußelemente (13, 14, 15) in einem Grundkörper (1) verankert sind, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Kontaktfeder (16) im Bereich der einen, der Ankerlagerung benachbarten Seite des Grundkörpers (1) verankert ist, sich mit einem ersten Schenkel (16a) im wesentlichen über die gesamte Breite des Relaisinnenraums erstreckt und im Bereich der entge­gengesetzten Seite des Grundkörpers (1) mit dem freien Ankerende (17) gekoppelt ist, daß die Kontaktstellen (18, 19, 20) in der Nähe der zweiten Seite des Grundkörpers (1) liegen und daß ein zweiter Schenkel (16b) der Kon­taktfeder U-förmig vom freien Ankerende (17) zur Kontakt­stelle (18) verläuft.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß der erste und der zweite Schenkel der Kontaktfeder (16) einstückig ausgebildet sind.

3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß der erste Schenkel (16a) der Kon­taktfeder aus weichem und der zweite Schenkel (16b) aus hartem Federmaterial bestehen.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federrate des er­sten Schenkels (16a) der Kontaktfeder (16) durch unter­schiedliche Querschnittsgestaltung kleiner ist als die des zweiten Schenkels (16b).

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Federschen­kel (16b) durch Ausbildung von Sicken versteift ist.

6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (15) für die Kontaktfeder mit seiner Hauptebene parallel zur Längsseite des Sockels (1) in diesem verankert ist und daß die Kontaktfeder (16) an der Außenseite des An­schlußelementes (15) befestigt ist.

7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (16) von ihrem kontaktgebenden Ende (18) über ein flexibles Leiterelement zusätzlich mit ihrem Anschlußelement (15) verbunden ist.

Zeichnung