DE1564756C - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrillt ein Relais mit einem zur Erzeugung eines Magnetkreises vorgesehenen Topfkern mit einer in diesem angeordneten Spule, der ein gelagerten Anker zugeordnet ist, und mit einer aus isolierendem Kunststoll bestehenden, die Relais-Einzelteile tragenden Grundplatte.

Mit fortschreitender Entwicklung auf den Gebieten der allgemeinen Elektrotechnik und insbesondere der Elektronik sind auftretende Schaltprobleme vielfach unter Anwendung handelsüblicher Relais nicht mehr einwandfrei lösbar. Zu große äußere Abmessungen, ein zu geringer Leistungsfaktor und zu hohe magnetische Streuung sind die Nachteile dieser Relais. In vielen Fällen wirkt sich ihre hohe Betriebstemperatur störend aus. Außerdem hat die Verwendung einer großen Anzahl von Einzelteilen eine überaus komplizierte Justierung und eine unwirtschaftliche Herstellung solcher Relais zur Folge.

Durch den Aufsatz von G. Stark »Neuzeitliche Relaiskonstruktionen« ist schon auf eine wirtschaftliche Fertigung von Relais durch Verringerung der Arbeitsgänge hingewiesen worden, wobei an Stelle von Einpreßtcilen Einsteckteile verwendet werden können, die in Preßteile eingesteckt, eingebördelt oder eingeschraubt werden. Dabei können auch Isolierstoffgehäuse verwendet werden, deren Grundplatte mit mehreren Augen versehen werden können, die das Aufsetzen verschiedener Relaistypen auf eine Grundplatte ermöglichen. Aus dieser Veröffentlichung ist weder die Ausbildung eines Relais der eingangs erwähnten Art noch die Befestigung der Relais-Einzelteile in einer Grundplatte und auch nicht die Zuordnung der elektrischen Leitungen und Anschlüsse zum magnetischen Teil des Relais zu entnehmen.

Bekanntgeworden ist auch ein Relais, dessen Spule und Anker auf der Grundplatte eines im Längsschnitt U-förmigen isolierten Rühmens aufmontiert sind, wobei die elektrischen Zu- und Ableitungen durch die Schenkel des isolierten Rahmens hindurchgeführt sind und teilweise durch Schrauben mit denselben verbunden sind. Eine derartige Grundplatte mit ihren Schenkeln erfordert zur Montage des Relais eine Vielzahl von Schiebern zur Herstellung der AufnalimeöHnungen für die elektrischen Verbindungen, wodurch das Preßwerkzeug nur durch schwierige Bearbeitimgsgänge hergestellt werden kann und Mängel in bezug auf die Toleranzen aufweist. Außerdem sind zusätzliche Befestigungselemente erforderlich, die zu keiner Vereinfachung des Relais führen.

Es ist feiner ein elektrischer Apparat mit mindestens einer Wicklung und einem magnetischen Kreis bekannt, wobei die Wicklung und ein Teil des magnetischen Kreises in zu einem Rahmen geformtem Isoliermaterial eingebettet sind. Dabei sind die Wicklung und der Kern des Relais vollkommen in dem Isoliermaterial eingebettet, während die elektrischen Zu- und Ableitungen und der Anker außerhalb des isolierten Rahmens angeordnet sind. Ein derartig vollkommen eingebettetes Relais hat den großen Nachteil, daß die während des Betriebes entstehende Wärme nur sehr schlecht von der Relaisspule abgeführt wird, was eine vorzeitige Zerstörung der Isolierung der einzelnen Wicklungsdrähte zur Folge hat und daher einen baldigen Kurzschluß im Relais bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Relais der eingangs beschriebenen Art zu schallen, das einerseits kleine äußere Abmessungen mit großer Leistungsfähigkeit und hoher Schaltleistung aufweist, dabei die Nachteile der bekannten Relais vermeidet, aber die Vorteile durch Verwendung einer bekannten isolierten Platte benutzt. Außerdem soll das Relais so beschaffen sein, daß es steckbar ist und

z. B. für gedruckte Schaltungen verwendet werden kann, was bei den bekannten Relais nicht möglich ist.

Das Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Grundplatte als gemeinsamer Aufnahme- und Befestigungskörper für einen mit seinem Mittelzapfen einstückig ausgebildeten Topfkern und für die elektrischen Zu- und Ableitungen ausgebildet ist, die ebenso wie der dem Relaisanker abgekehrte Abschnitt des Topfkernes in dem Aufnahme- und Befestigungskörper unmittelbar eingebettet sind, und daß der Relaisanker einen Aufnahme- und Halterungskörper aus isolierendem Kunststoff aufweist, in dem mindestens eine Kontaktblattfeder eingebettet ist.

Dabei weist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Aufnahme- und Befestigungskörper einen einstückig mit diesem gebildeten Ansatz mit einer Ausnehmung zur freien schwenkbaren Lagerung des Relaisankers auf, wobei die Unterkante der Ausnehmung mit der 'Auflagerlläche des freien Randes des Topfkernes abschließt und wobei in vorteilhafter Weise der Relaisanker mit einem Rückholfedersystem verbunden ist, das mit dem Aufnahme- und Halterungskörper zusammenwirkt.

Durch die erlindungsgemäßen Maßnahmen wird ein nahezu verlustfreier Magnetkreis erreicht, da keine Eisenverluste durch das Einpressen des Relaiskernes in das Topfkerngehäuse auftreten. Außerdem kann der Topfkern in vereinfachter und genauerer Form gefertigt werden.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß auch die' eingespritzten übrigen Relaisbauteile zu einer einfacheren und schnelleren Montage sowie zu einem besseren Einbau führen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann das Rückholfedersystem aus einer Ilauptblattfeder, die etwa parallel zur Körperachse des Topfkernes liegt und in der vom Topfkern abgewendeten Richtung A vorgespannt ist, und einer etwa senkrecht an tier Hauptblattfeder befestigten Kontaktblattfeder bestehen, die fest in dem Aufnahme- und Halterungskörper sitzt. Dabei kann die Verbindungslinie der Befestigungspunkte der Kontaktblattfcdern an dem Aufnahme- und Halterungskörper und an der Hauptblattfeder mit Abstand zur Ausnehmung für den Anker liegen, so daß auf den Anker durch das Rückholfedersystem ein Drehmoment wirkt, das so gerichtet ist, daß der Relaisanker bei nicht erregter Relaisspule vom Auflagerrand des Topfkernes wegklappbar ist.

Durch eine derartige Anordnung des Rückholfedersystems ist eine besonders kleine und kompakte Bauweise des Relais möglich.

Damit eine gute Wärmeableitung möglich ist, weisen die Kontakte eine vergrößerte Oberfläche auf, wobei der Gegenkoniakt zur Wärmeableitung ein vergrößertes Körpervolumen aufweist, das dadurch erreicht wird, daß der Gegenkontakt Kühlrippen oder Kiihlllansche aufweist.

Zum Zwecke der Verwendung als stuck bares Relais oder für gedruckte Schaltungen sind sämtliche elektrischen Zu- und Ableitungen auf der Unterseite des Aufnahme- und Befest'igungskörpers angeordnet.

Durch die erfindungsgeniäße Ausbildung und Anordnung des Magnetkernes, die Anbringung eines zweckmäßigen Rüekholfedersystems und durch eine gute Wärmeableitung ist ein Relais geschahen worden, das sehr klein in seinen äußeren Abmessungen bei einer außerordentlich großen Leistungsfähigkeit und höh ;n Schaltleistung ist.

Ali Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführiiiigsbeispicles wird der Gegenstand der Γ;-lindung beschrieben. Hs zeigt

Fig. I das eiüiulungsgemäße Relais in entregtem Zustand im Schnitt,

F i g. 2 das Relais gemäß F i g. 1 in Draufsicht,

F i g. 3 das Relais in erregtem Zustand in Seitenansicht,

F i g. 4 eine Teilansieht der Kontakte des Relais im Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1 und

F i g. 5 das Rückholl'edersysiem in scheinatischer Darstellung.

Wie in der F i g. 1 dargestellt, besieht das erlindungsgemäße Relais aus einem Grundkörper II, der aus elektrisch isolierendem Kunststoff hergestellt und in dem ein Topf kernmagnet 12 ohne zusätzliche Haltemittel eingebettet ist. Auf dem Mittelzapfen 13 des Topfkemes 12 sitzt eine Spule 14. In einer Ausnehmung 15 des Grundkörpers II, deren Unterkante mit der Aiikerauflagefläche 16 des Topfkernrandes abschließt, ist der Anker 17 frei beweglieh gelagert."

Der Anker 17 ist in einer Halterung 18, die aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff besteht, gehalten. In der gleichen Halterung 18 ist, etwa parallel zum Anker, eine Kontaktblattfeder 19 eingebettet. Die Blattfeder 19 steht mit einer weiteren Blattfeder 20 in elektrisch leitender Verbindung, vorzugsweise sind beide Federn zusammengeschweißt. Die Blattfeder 20 ist derart in einem Auge 21 des Grundkörpers 11 eingebettet, daß sie in Pfeilrichtung A eine Vorspannung aufweist. Das freie linde der Blattfeder 19 trägt einen Kontakt 22 und liegt bei nicht erregtem Relais an einem Anschlag 23 an. Gegenüber dem Anschlag 23 ist ein Gegenkontakt 24 angeordnet, tier wegen einer guten Wärmeableitung entweder ein größeres Körpervolumen aufweist oder mit Kühlrippen oder Kühlllanschen 25 versehen ist. Weiterhin sind im Gruiulkörper U Anschlüsse 26 für die Drahtenden der Relaisspule 14 eingebettet.

Die Blattfeder 20 sowie der Gegenkontakt 24 können auch nachträglich in den. fertigen Grundkörper 11 eingesetzt und durch Ultraschallsclnveißung befestigt werden.

Alle notwendigen Kontaktanschliisse sind ais Flachsteck- oder Rundsteckanschlüsse aus dem Boden 27 des Grundkörpers Il herausgeführt, so daß das Relais als Steckrelais oder bei gedruckten Schaltungen verwendet werden kann.

Durch die Verwendung eines Topfkemes zur Erzeugung eines magnetischen Feldes ist es möglich, einen fast idealen Magnetkreis zu erhallen, da das Auftreten von magnetischen Streufelder!! nahezu ausgeschaltet ist. Die Verwendung eines Topfkemes trägt auch wesentlich zu einer kompakten und kleinen Bauweise ties Relais bei.

Durch tlas Riickholfedersystein werden die Ableitung lies Schaltstroms, die Montage und die Justierung wesentlich vereinfacht und zugleich die Schallbarkeit lies Relais verbessert. In diesem Federsystem wird ein Kräftedreieck ausgenutzt, tlas sich dadurch ergibt, daß die Angriffspunkte der Koiitaklblattfeder 19 an der Halterung 18 und an der HauplblaU-feder 20 mit parallelem Abstand zur Lagerung des Ankers 17 in der Ausnehmung 15 des Grundkörpers 11 liegen. Dadurch, daß die Ilauptblattfeder 20 in Pfeilrichtung A vorgespannt ist und der Anker 17 sich in der Ausnehmung 15 abstützt, wird auf diesen ein Drehmoment ausgeübt, das so gerichtet ist, daß der Anker sich vom Topfkern abhebt. Da die Kon-

- taktblattfeder 19 jedoch in der Halterung IS des

ίο Ankers 17 festsitzt, wird damit auch der Kontakt 22 vom Gegenkontakt 24 abgehoben und gegen den Anschlag 23 gedruckt. Bei Erregung der Spule !4 zieht der Anker 17 an und die Feder 20 wird entsprechend der Zeichnung nach recht gezogen, wo· durch ihre Vorspannung erhöht wird, so daß bei Stromiinlerbrechung der Anker wieder in seine Ruhe-. lage und der Kontakt 22 wieder gegen den Anschlag 23 gebracht wird.

In weiterer Ausbildung des Eriinilungsgegenstandes kann der Anschlag 23 als Ruhekontakt ausgebildet sein, so daß der Kontakt 22 ais Umschaltkontakl arbeitet.

Um ein Kleben des Ankers 17 am Topfkern 12 zu vermeiden, ist der Mittelzapfen 13 des Topfkemes 12 elwas niedriger als die Ankerauflagelläche 16 des umlaufenden'Bandes des Topfkemes 12. Durch die in ihrer Länge verhältnismäßig kurz ausgebildeten Federn 19 und 20 kann eine genügende Federkraft erzeugt werden, so daß ein Kleben ties Kontaktes 22 am Gegenkontakt 24 nicht möglich ist. Auch die guic Wärmeableitung der Gegenkoniakle 24 hilft, ein Kleben der Kontakte zu verhindern.

Durch die erlindungsgemäße Ausbildung tier Einzelteile des Relais und ihre gedrängte Anordnung ist es möglich, ein Relais mit sehr geringen äußeren Abmessungen herzustellen, z. B. in etwa einer Länge von 20 mm, einer Breite von K) mm und einer Höhe von 13 mm. Die Leistungsfähigkeit dieses Relais wird besonders dadurch deutlich, daß es imstande ist, einen Strom von etwa 20 Ampere bei Steuerbetrieb zu schalten.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Relais mit einem zur Erzeugung eines Magnetkreises vorgesehenen Topfkern mit einer in diesem angeordneten Spule, tier ein gelagerter Anker zugeordnet ist, und mit einer aus isolierendem Kunststoff bestehenden, die Relais-Einzelteile tragenden Grundplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte als gemeinsamer Aufnahme- und Befestigungskörper (11) für einen mit seinem Mittelzapfen (13) eiiistückig ausgebildeten Topfkern (12) und für die elektrischen Zu- und Ableitungen ausgebildet ist, die ebenso wie der dem Relaisanker (17) abgekehrte Abschnitt ties Topfkemes (12) in dem Aufnahme- und Befestigungskörper (H) 1111-mittelbar eingebettet sind, und daß tier Rjlaisanker(17) einen Aufnahme- und Halterungskörper(18) aus isolierendem Kunststoff aufweist, in dem mindestens eine Konlaklblattfeder (19) eingebettet ist.

2. Relais nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, tlaß tier Aufnahme- und Befestigungskörper (11) einen einstückig mit diesem gebildeten Ansatz mit einer Ausnehmung (15) zur freien,

schwenkbaren Lagerung des Relaisankers (17) aufweist, wobei die Unterkante der Ausnehmung (15) mit der Auflagerfläche (16) des freien Randes des Topfkernes (12) abschließt.

3. Relais nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaisanker (17) mit einem Rückholfedersystem verbunden ist, das mit dem Aufnahme- und Halterungskörper (18) zusammenwirkt.

4. Relais nach einem oder mehreren der An-Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückholfedersyslem aus einer Hauptblattfeder (20), die etwa parallel zur Körperachse des Topfkernes (12) liegt und in der vom Topfkern (12) abgewendeten Richtung A vorgespannt ist, und einer etwa senkrecht an der Hauptblattfeder (20) befestigten Kontaktblattfeder (19) besteht, die fest in dem Aufnahme- und Halterungskörper (18) sitzt.

5. Relais nach einem oder mehreren der Ansprüchc I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie der Befestigungspunkte der Kontaktblattfedern (19) an dem Aufnahme- und Halterungskörper (18) uhd an der Hauptblattfeder (20) mit Abstand zur Ausnehmung (15) für den Anker (17) liegen, so daß auf den Anker (17) durch das Rückholfedersystem ein Drehmoment wirkt, das so gerichtet ist, daß der Relaisanker (17) bei nicht erregter Relaisspule (14) vom Auflagerrand (16) des Topfkernes (12) wegklappbar ist.

6. Relais nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptblatlfedcr (20) und die Kontaktblattfeder

(19) unterschiedliche Querschnitte aufweisen und elektrisch leitend fest miteinander verbunden sind.

7. Relais nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Aufnahme- und Halterungskörper (18) eingebettete Kontaktblattfeder (19) an ihrem freien Ende einen Kontakt (22) trägt, der mit einem im Aufnahme- und Befestigungskörper (11) eingebetteten Gegenkoniakt (24) zusammenarbeitet.

8. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (24) zur Wärmeableitung mit einer vergrößerten Oberfläche versehen ist.

9. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (24) zur Wärmeableitung ein vergrößertes Körpervolumen aufweist.

10. Relais nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (24) zur Wärmeableitung mit Kühlrippen oder Kühlflanschen (25) versehen ist.

11. Relais nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Relaisanker (17) zugewandte Fläche des die Spule (14) tragenden -Mittelzapfens (13) des Topfkernes (12) etwas unterhalb der Ankerauflagefläche (16) des freien Randes des Topfkernes (12) liegt.

12. Relais nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche elektrischen Zu- und Ableitungen auf der Unterseite des Aufnahme- und Befestigungskörpers (11) angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen