Elektromagnetisches Kleinrelais und Verfahren zu dessen Herstellung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Kleinrelais gemäß dem ersten Teil des Patentanspruchs 1. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Relais.

[0002] Ein Relais nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist im wesentlichen aus der US-A-3717829 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Relais ist ein flacher Anker neben der Spulenwicklung angeordnet, so daß er an beiden Enden je einen Arbeitsluftspalt mit einer Kernpolfläche bildet. Auch dort ist zumindest in einer Ausführungsform vorgesehen, daß eine mit dem Anker verbundene Brückenkontaktfeder an beiden Seiten Kontakt mit je einem feststehenden Kontaktelement gibt. Das bekannte Relais erfordert aber offenbar nach allen Richtungen eine verhältnismäßig große Ausdehnung. So ist dieses Relais auch bei der Ausführungsform mit nur einem Anker verhältnismäßig breit gebaut. Dies ist schon daraus ersichtlich, daß offenbar ein Kern mit rechtwinkeligem Querschnitt und großer Breite eine Spule trägt, die eine entsprechend große Ausdehnung in der Breite besitzt. Aber auch in der Höhe benötigt der bekannte Relaisaufbau verhältnismäßig viel Platz, da der Anker und die mit dem Anker verbundene Kontaktfeder senkrecht im Grundkörper stehend angeordnet sind. Außerdem benötigt das bekannte Relais offensichtlich viele Einzelteile und Montagevorgänge.

[0003] Aus der DE-A-1 816 364 ist weiterhin ein Relais mit einem flachen. oberhalb der Spule angeordneten Anker bekannt, wobei dieser Anker mit jedem seiner Enden jeweils einer Polfläche des Kerns unter Bildung eines Arbeitsluftspaltes gegenübersteht. Dieses Relais besitzt in der Zeichenebene eine verhältnismäßig hohen Aufbau, was allein durch die Dicke des Kerns und durch dessen abgewinkelte Enden bedingt ist. Aber auch in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene ist kein schmaler Aufbau möglich, da der Anker als Platte offenbar flach auf den Polflächen aufliegt und somit ebenso wie die Kontaktfeder in der Ebene senkrecht zur Zeichenebene eine gewisse Breite besitzen muß.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, ein besonders einfaches Kleinrelais mit dem Prinzipaufbau gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, welches mit wenigen einfachen Teilen herstellbar ist und einem sehr flachen bzw. einen sehr schmalen Aufbau besitzt. Dieses Relais soll in Baugröße und Anschlußkonfiguration an integrierte Schaltkreisbausteine angepaßt werden können und trotz der erwähnten minimalen Baugröße noch verhältnismäßig hohe Ströme schalten können.

[0005] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0006] Das erfindungsgemäße Relais erlaubt einen sehr flachen bzw. 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 Kontaktelemente stehen stirnseitig vor den beiden Ankerenden und erhöhen damit die Tiefe des Relaisaufbaus nicht, da nur zwei feststehende Kontaktelemente für die Umschaltkontaktanordnung vorgesehen sind.

[0007] In zweckmäßiger Ausgestaltung des Relais stützt sich der Anker in Ruhestellung unter Einwirkung der Rückstellfedern an einer Wand einer Gehäusekappe ab. Der Grundkörper dient zweckmäßigerweise zugleich als Spulenkörper wie als Träger für die feststehenden Kontaktelemente und gegebenenfalls für Spulenanschlußelemente. Der Kern und die feststehenden Kontaktelemente können dabei derart in den Grundkörper eingebettet sein, daß lediglich die Polflächen des Kerns und die Kontaktflächen der Gegenkontaktelemente sowie die Anschlußstifte frei liegen.

[0008] Besonders vorteilhaft ist es, 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 ; im zweiten Fall brauchen die in einer Reihe stehenden Anschlußstifte lediglich um 90° gebogen zu werden.

[0009] Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Relais ist es zweckmäßig, daß der Grundkörper unter Einbetten des flachen Kerns sowie der feststehenden Kontaktelemente gebildet und mit der Spulenwicklung versehen wird, daß dann der mit der Kontaktfeder und den Rückstellfedern versehene Anker seitlich an den Grundkörper angesetzt und durch Aufsetzen einer Schutzkappe gesichert wird. 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.

[0010] Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt :

Figur 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais in Explosionsdarstellung.

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

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

[0011] Das Relais gemäß Fig. 1 bis 3 hat einen Grundkörper 1. weicher 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 bzw. 4a der Flansche 3 bzw. 4 jeweils eine Polfläche 5a bzw. 5b bildet. Die vom Grundkörper 1 gebildeten Spulenflansche 3 und 4 tragen außerdem jeweils stirnseitig vor den Polflächen 5a bzw. 5b feststehende Kontaktelemente 6 bzw. 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.

[0012] Ein Anker 11 besteht ebenso wie der Kern 5 aus einem flachen Blech, wobei die Ankerenden 11a und 11 b 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 als kombinierte Kontakt- und Rückstellfeder ausgebildete Blattfeder 12, welche mit ihrem Mittelteil auf dem Anker über Schweißpunkte 13 oder auf sonstige Weise befestigt ist. Die Blattfederenden, die zum Zweck der Doppelkontaktgabe jeweils geschlitzt sind, bilden einen Brückenkontakt 14 zusammen mit den beiden feststehenden Kontaktelementen 6 und 7. Die äußeren Blattfederenden dienen als Rückstellfedern 15, 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 11 a oder 11 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 werden, indem von der Unterseite eine Folie 21 auf die Anschlußstacheln 6a. 7a. 9a und 10a aufgesteckt und mit dem Rand 18a der Schutzkappe verschweißt bzw. 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.

[0013] 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.

[0014] 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 Wickelstützpunkte 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 Wickelstützpunkte 9b und 10b angewickelt werden. Danach können die Spulenanschlußstifte 9 bzw. 10 über die Unterseite der Wicklung gebogen werden, so daß die AnschluBstacheln 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 (2) angeordneten. an beiden Enden aus dieser austretenden und seitliche Polflächen (5a. 5b) bildenden Kern (5), mit einem flachen, neben der Spule (2) angeordneten Anker (11), der mit jedem seiner Enden (11a. 11b) jeweils einer Polfläche (5a. 5b) des Kerns (5) unter Bildung eines Arbeitsluftspaltes gegenübersteht, ferner mit zwei feststehenden Kontaktelementen (6, 7), welche jeweils im Bereich eines Kernendes (5a, 5b) in einem die Spule (2) tragenden Grundkörper (1) verankert und mit einem Anschlußstift (6a, 7a) versehen sind, und mit einer flachen, auf der von der Spule (2) abgewandten Ankerseite befestigten Blattfeder (12), aus der einstückig sowohl eine an beiden Ankerenden (11a. 11b) frei überstehende, die feststehenden Kontaktelemente (6. 7) verbindende Brückenkontaktfeder (14) als auch Ankerrückstellfedern (15) ausgeschnitten sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (5) als ebenes. zur Hauptebene des Ankers (11) paralleles Blech ausgebildet ist, daß der Anker (11) an beiden Enden (11a, 11b) zu den Kernpolflächen (5a. 5b) hin gekröpft ist. daß die Rückstellfedern (15) durch Ausschnitte aus der Blattfeder (12) gebildet werden, die beiderseits der Brückenkontaktfeder (14) liegen, derart, daß die Rückstellfedern (15) sich beiderseits der Brückenkontaktfeder (14) und parallel zu dieser erstrecken, daß die Rückstellfedern (15) ebenfalls an beiden Ankerenden (11 a. 11 b) überstehen und sich mit den überstehenden Enden an Anlageflächen (16) des Grundkörpers (1) abstützen.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß sich der Anker (11) in Ruhestellung unter Einwirkung der Rückstellfedern an einer Wand einer Gehäusekappe (18) abstützt.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) zugleich als Spulenkörper und als Träger für die feststehenden Kontaktelemente (6, 7) dient.

4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (5) und die feststehenden Kontaktelemente (6. 7) in den Grundkörper (1) derart eingebettet sind, daß lediglich die Polflächen (5a. 5b) des Kerns (5) und die Kontaktflächen (8) der Gegenkontaktelemente (6, 7) sowie die Anschlußstifte (6a, 7a) freiliegen.

5. Relais nach Anspruch 3 oder 4, 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.

6. Verfahren zur Herstellung eines Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) unter 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 (14) und dem Rücksteltfedern (15) versehene Anker (11) seitlich an den Grundkörper (1) angesetzt und durch Aufsetzen einer Schutzkappe (18) gesichert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, 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.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet. daß auch Spulenanschlußstifte (9. 10) aus der gemeinsamen Platine (24) gestanzt, miteingebettet und nach dem Abtrennen gebogen werden.

Claims

1. A miniaturised electromagnetic relay comprising a core (5) which is arranged inside an excitation coil (2) and protrudes therefrom at both ends to form lateral pole surfaces (5a, 5b) ; a flat armature (11) which is arranged beside the coil (2) and which at each of its ends (11a. 11b) lies opposite to a respective pole surface (5a. 5b) of the core (5) with the formation of an operating air gap ; two fixed contact elements (6. 7) which are respectively fixed in the region of a core end (5a, 5b) in a base body (1) which supports the coil (2). and the contact elements being provided with a respective connection pin (6a. 7a) ; and a flat leaf spring (12) which is secured on the side of the armature which faces away from the coil (2), from which spring are cut-out in one piece a bridge contact spring (14) which protrudes freely at both ends (11a, 11b) of the armature and connects the fixed contact elements (6. 7), and armature resetting springs (15), characterised in that the core (5) is in the form of a flat sheet which is parallel to the main plane of the armature (11) ; that the armature (11) at both ends (11a, 11b) is cranked towards the pole surfaces (5a, 5b) of the core ; that the resetting springs (15) are formed by cut-outs from the flat springs (12) which are arranged on both sides of the bridge contact spring (14) and extend parallel thereto ; that the resetting springs (15) also protrude at both ends (11 a. 11b) of the armature and are supported on contact surfaces (16) of the base body (1) by the protruding ends.

2. A relay as claimed in Claim 1, characterised in that, in the rest position, the armature (11) is braced against a wall of a housing dome (18) by the action of the resetting springs.

3. A relay as claimed in Claim 1 or 2, characterised in that the base body (1) at the same time serves as coil body and as a carrier for the fixed contact elements (6, 7).

4. A relay as claimed in Claim 3, characterised in that the core (5) and the fixed contact elements (6, 7) are embedded into the base body (1) in such manner that only the pole surfaces (5a, 5b) of the core (5) and the contact surfaces (8) of the counter-contact elements (6. 7), together with the connection pins (6a, 7a), are exposed.

5. A relay as claimed in Claim 3 or 4, characterised in that coil connecting elements (9. 10) are embedded into the base body (1), the connection pins (9a, 10a) of said coil connecting elements emerging from the relay in one row with the connection pins (6a, 7a) of the fixed contact elements (6, 7).

6. A process for the production of a relay as claimed in one of Claims 1 to 5, characterised in that the base body (1) is moulded with embedding of the flat core (5) and the fixed contact elements (6. 7) and provided with the coil winding (2) ; that the armature (11) provided with the contact spring (14) and the resetting springs (15) is then laterally attached to the base body (1) and secured by putting on a protective dome (18).

7. A process as claimed in Claim 6, characterised in that the core (5) and the fixed contact elements (6. 7) are stamped from a common plate (24) and cut free with the exception in each case of a holding bridge piece (6a. 7a, 9b. 10b. 25) suspended at a guide strip (24), are then commonly embedded in insulating material and are subsequently separated from the guide strip.

8. A process as claimed in Claim 7, characterised in that coil connection pins (9. 10) are similarly stamped from the common plate (24), embedded and bent after the separation.

Revendications

1. Petit relais électromagnétique, comprenant un noyau (5) placé dans une bobine d'excitation (2), d'où il dépasse aux deux extrémités, en formant des faces polaires latérales (5a. 5b), une armure plate (11) placée à côté de la bobine (2) et située par chacune de ses extrémités (11a, 11b) en regard d'une face polaire (5a, 5b) du noyau (5), avec formation d'un entrefer de travail, deux éléments de contact fixes (6, 7) qui sont chacun ancrés, dans la région d'une extrémité de noyau (5a, 5b), dans un corps de base (1) portant la bobine (2) et sont chacun munis d'une broche de connexion (6a. 7a), ainsi qu'un ressort-lame plat (12), fixé sur le côté du noyau qui est éloigné de la bobine (2), dans lequel sont découpés, d'un seul tenant, à la fois une lame de contact en pont (14). dépassant librement aux deux extrémités (11a, 11b) de l'armature et reliant les éléments de contact fixes (6, 7), et des ressorts (15) de rappel de l'armature, caractérisé en ce que le noyau (5) est formé d'une tôle plane disposée parallèlement au plan principal de l'armature (11), que l'armature (11) est coudée et contrecoudée à ses deux extrémités (11a. 11b) vers les faces polaires (5a, 5b) du noyau, que les ressorts de rappel (15) sont formés par des parties découpées du ressort-lame (12) et situées des deux côtés de la lame de contact en pont (14), de manière que les ressorts de rappel (15) s'étendent de part et d'autre et parallèlement à la lame de contact en pont (14), et que les ressorts de rappel (15) dépassent également aux deux extrémités (11a. 11b) de l'armature et s'appuient par les extrémités saillantes sur des faces d'appui (16) du corps de base (1).

2. Relais selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en position de repos, les ressorts de rappel appliquent l'armature (11) contre une paroi d'un capot formant boîtier (18).

3. Relais selon la revendication 1 ou 2. caractérisé en ce que le corps de base (1) sert à la fois de carcasse de bobine et de support pour les éléments de contact fixes (6, 7).

4. Relais selon la revendication 3, caractérisé en ce que le noyau (5) et les éléments de contact fixes (6, 7) sont encastrés dans le corps de base (1), de manière que seules les faces polaires (5a. 5b) du noyau (5) et les surfaces de contact (8) des éléments de contact opposés (6. 7), de même que les broches de connexion (6a. 7a), soient libres.

5. Relais selon la revendication 3 ou 4. caractérisé en ce que des éléments de connexion de bobine (9, 10) sont encastrés dans le corps de base (1) et possèdent des broches de connexion (9a, 10a) qui font saillie du relais en étant situées en une rangée avec les broches de connexion (6a, 7a) des éléments de contact fixes (6, 7).

6. Procédé pour fabriquer un relais selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on forme le corps de base (1) avec encastrement du noyau plat (5) et des éléments de contact fixes (6, 7) et en le dotant de l'enroulement de bobine (2), que l'on dispose ensuite l'armature (11), pourvue de la lame de contact (14) et des ressorts de rappel (15), latéralement contre le corps de base (1) puisqu'on assure le maintien en place de l'armature par la mise en place d'un capot de protection (18).

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on réalise le noyau (5) et les éléments de contact fixes (6, 7) par découpage d'un disque unique (24). que l'on sépare par découpage le noyau et les éléments de contact fixes à l'exception de languettes d'attache (6a, 7a, 9b, 10b, 25) solidaires d'une bande de guidage (24), qu'on les encastre ensuite ensemble dans une matière isolante puis qu'on les détache de la bande de guidage (24).

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on découpe également les broches de connexion (9.10) de la bobine dans le disque (24) unique, on les encastre avec les autres éléments et on les coude après la séparation.

Zeichnung