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Dokumentenidentifikation DE4226889A1 25.03.1993
Titel Elektromagnetisches Relais
Anmelder EURO-Matsushita Electric Works AG, 8150 Holzkirchen, DE
Erfinder Oberndorfer, Johannes, 8160 Miesbach, DE;
Plappert, Friedrich;
Tajima, Shigeru, 8150 Holzkirchen, DE
Vertreter Strehl, P., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing.; Schübel-Hopf, U., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Groening, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 13.08.1992
DE-Aktenzeichen 4226889
Offenlegungstag 25.03.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.03.1993
IPC-Hauptklasse H01H 50/64
Zusammenfassung Bei einem elektromagnetischen Relais ist ein zur elektrischen Isolierung zwischen Magnetantrieb 10 und Kontaktsatz 11 vorhandenes Isolierelement 31 als Teil eines Betätigers 30 ausgebildet, der die Bewegung des zu dem Magnetantrieb 10 gehörigen Ankers 19 auf die bewegbare Kontaktfeder 23 des Kontaktsatzes 11 überträgt. Auf diese Weise ergibt sich bei optimaler Isolierung eine optimale Raumausnutzung. Gleichzeitig führt das einen Teil des Magnetantriebs 10 kappenartig umhüllende Isolierelement 31 bei seiner Bewegung zu einer Pump- und Kompressionswirkung, die Kontaktprellungen entgegenwirkt und zu einem Luftaustausch im Kontaktraum führt.

Beschreibung[de]

Ein elektromagnetisches Relais mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus DE 34 14 731 C2 bekannt. Der aus Spule und Anker bestehende Magnetantrieb einerseits und der aus zwei Festkontaktelementen und einem dazwischen befindlichen bewegbaren Kontaktelement bestehende Kontaktsatz andererseits sind dort in Richtung der zum Grundkörper parallel verlaufenden Spulenachse hintereinander angeordnet. Zur elektrischen Isolierung zwischen Magnetantrieb und Kontaktsatz ist an den Grundkörper, in den auch die Kontaktelemente eingebettet sind, ein Wandelement angeformt, das das dem Kontaktsatz benachbarte Ende des Magnetantriebs umgreift. Die Bewegung des Ankers, der an der von dem Kontaktsatz abgewandten Stirnseite der Spule angeordnet ist, wird auf das bewegbare Kontaktelement über einen stabförmigen Betätiger übertragen, der oberhalb des Magnetantriebs und außerhalb des isolierenden Wandelements verläuft.

Bei dem bekannten Relaisaufbau wird die Spule nur teilweise vom Joch umschlossen. Im oberen Bereich, wo das Joch nicht vorgesehen ist, tritt das Isolierelement nahe an die Spule, so daß an Gesamtbauhöhe auf Kosten der magnetischen Kopplung eingespart wird. Eine weitere Schwierigkeit bei dem bekannten Relais besteht in der komplizierten Form des Grundkörpers, der bei Herstellung im Kunststoff-Spritzverfahren eine aufwendige Spritzform erfordert.

Bei einem weiteren, aus DE 90 16 264 U1 bekannten Relais ist der mit dem Relaisanker gekoppelte Betätiger mit einem trichterförmigen Abschirmabschnitt versehen, der über einen Teil des bewegbaren Kontaktelements gestülpt ist. Der am Anker angreifende Teil des Betätigers durchsetzt eine Öffnung in einem U-förmigen Isolierelement, daß das dem Kontaktsatz zugewandte Ende des Magnetantriebs umgibt. Zur weiteren elektrischen Isolierung zwischen Magnet- und Kontaktsystem sind zwei von entgegengesetzten Seiten nach innen ragende und in Längsrichtung gegeneinander versetzte Zwischenwände an einer Kappe angeformt, so daß der Anker, der Betätiger und der bewegbare Kontakt sich in einer insgesamt etwa S-förmigen Kammer befinden.

Bei dieser Gestaltung ist der auch bei anderen Konstruktionen nach dem Stand der Technik bekannte Nachteil festzustellen, daß das zwischen Kontakt- und Magnetsystem vorhandene Isolierelement eine Öffnung zum Durchtritt des Betätigers aufweisen muß, die eine entsprechende Unterbrechung der Isolierung darstellt. Ferner führen die verschiedenen stationären Trenn- und Isolierwände bei vorgegebenen Außenabmessungen des Relais zu einer Verringerung des für die Funktionselemente verfügbaren Volumens. Außerdem verkomplizieren sie die Form der Kunststoffteile und erhöhen deren Fertigungskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Relais zu schaffen, das bei möglichst geringem Bauvolumen und möglichst geringen Anzahl unkompliziert gestalteter Einzelteile die vorgeschriebenen Luft- und Kriechstrecken sowie Isolationsanforderungen zwischen Magnetantrieb und Kontaktsatz erfüllt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Isolierelement, das den Magnetantrieb gegenüber dem Kontaktsatz elektrisch isoliert und den Magnetantrieb teilweise umhüllt, Teil des bewegbaren Betätigers selbst ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist daher kein Durchgriff durch ein stationäres Isolierelement zur Übertragung der Bewegung vom Anker auf das bewegbare Kontaktelement erforderlich. Andererseits ist es zur Bewegungsübertragung auch nicht nötig, außerhalb des den Magnetantrieb umgebenden Isolierelements ein zusätzliches Bauteil vorzusehen, das die Gesamtabmessungen des Relais erhöhen würde. Somit gewährleistet die Erfindung eine optimale elektrische Isolierung zwischen Magnetantrieb und Kontaktsatz bei minimalem Raumbedarf.

Da das den Magnetantrieb teilweise umhüllende Isolierelement als Teil des Betätigers an dessen Bewegungen teilnimmt, wird erfindungsgemäß ferner eine Art Pump- und Kompressionswirkung erzielt, die bei der bevorzugten Gestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 besonders ausgeprägt ist. Aus der genannten Wirkung resultiert eine Dämpfung, die einem unerwünschten Kontaktprellen entgegenwirkt. Ferner ergibt sich ein Spüleffekt, der zu einem Austausch der Kontaktraumluft führt und die Bildung von Stickoxiden verhindert, die zusammen mit der unvermeidbaren Feuchtigkeit Salpetersäure bilden, die die Eisenteile angreift.

Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung nach den Ansprüchen 3 und 4 sind insofern zweckmäßig, als sie zu der geschilderten Pump- und Kompressorwirkung beitragen.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 und 6 führt zu einem insgesamt kompakten Relaisaufbau.

Die Maßnahme des Anspruchs 7 ist insofern günstig, als die Lagerstellen für den Betätiger einander diagonal gegenüberliegen und daher eine stabile Lagerung bewirken. Dabei ist die Ausgestaltung nach Anspruch 8 insofern zweckmäßig, als sie eine direkte Kraftübertragung ohne Erzeugung unerwünschter Dreh- oder Kippmomente bewirkt.

Bei Anwendung der in Anspruch 9 angegebenen Maßnahme wird verhindert, daß etwaiger Abrieb an der oberhalb des Kontaktsatzes befindlichen Lagerstelle des Betätigers bei normalem Einbau des Relais nicht in den Kontaktbereich gelangt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Daran zeigt

Fig. 1 einen Längschnitt durch ein Relais und

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des in dem Relais nach Fig. 1 verwendeten Betätigers.

Das in Fig. 1 gezeigte Relais umfaßt einen Magnetantrieb 10 und einen Kontaktsatz 11, die in einem von einem Grundkörper 12 und einer Kappe 13 gebildeten Gehäuse untergebracht sind.

Zu dem Magnetantrieb 10 gehören eine auf einem Spulenkörper 15 angeordnete Spule 16, die von einem Joch 17 umgeben und einem Kern 18 durchsetzt wird. Dem in Fig. 1 rechten Ende der von Spulenkörper 15, Spule 16, Joch 17 und Kern 18 gebildeten Baugruppe gegenüber ist ein Anker 19 angeordnet, der über eine Ankerfeder 20 am oberen Bereich des Jochs 17 um eine obere Kante schwenkbar gelagert ist. Die Ankerfeder 20 ist über Klammern 21 am Joch 17 befestigt und dient gleichzeitig zur Rückstellung des Ankers 19 in die in Fig. 1 veranschaulichte Ruhestellung, in der sich der Anker in Abstand vom Kern 18 an einem in die Ankerfeder 20 integrierten Anschlag befindet.

Der Kontaktsatz 11 umfaßt eine das bewegbare Kontaktelement bildende mittlere Kontaktfeder 23 und zwei Gegenkontakte bildende stationäre Kontaktfedern 24, 25. Die mittlere Kontaktfeder 23 ist an ihrem freien Ende auf beiden Seiten mit Kontaktstücken versehen, die mit an den äußeren Kontaktfedern 24, 25 vorgesehenen Kontaktstücken zur Bildung eines Umschaltkontaktes zusammenarbeiten. Die Kontaktfeder 23 ist in die in Fig. 1 gezeigte Stellung vorgespannt, in der sie mit der Kontaktfeder 25 einen Ruhekontakt bildet.

Die unteren Enden der Kontaktfedern 23...25 sind im Grundkörper 12 eingebettet und ragen nach unten aus ihm als Kontaktanschlüsse 26 heraus. Die Spule 16 ist mit Spulenanschlüssen 27 versehen, die in den Grundkörper 12 eintauchen und nach unten aus ihm herausragen. Im Grundkörper 12 sind ferner nach oben ragende gegabelte Federbügel 28 befestigt, die in entsprechende Aussparungen am Joch 17 eingreifen und dadurch den Magnetantrieb 10 am Grundkörper 12 verankern.

Zur Übertragung der Bewegung des Ankers 19 auf die bewegbare Kontaktfeder 23 dient ein Betätiger 30, der, wie auch aus Fig. 2 ersichtlich, ein kappenförmiges Isolierelement 31, einen an dessen freier Kante unten angeformten Finger 32 und eine an seiner Außenseite oben angeformte Nase 33 aufweist. Das in Fig. 1 rechte Ende des Betätiger-Fingers 32 wird von einer unteren Abkröpfung 22 der Ankerfeder 20 getragen, während das in Fig. 1 linke Ende der Betätiger-Nase 33 eine am oberen Ende der Kontaktfeder 23 vorgesehene Aussparung durchsetzt und von einer dort gebildeten Schneidenlagerung getragen wird.

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, verlaufen der Finger 32 und die Nase 33 des Betätigers 30 parallel zueinander in einer zur Spulenachse und zur Bewegungsrichtung des Betätigers 30 (sowie zur Zeichenebene der Fig. 1) parallelen Ebene. Die Kraftübertragung vom Anker 19 über den Betätiger 30 auf die bewegbare Kontaktfeder 23 erfolgt also in einer zu Bewegungsrichtung parallelen Ebene, so daß keine Drehmomente erzeugt werden. Ferner ist der Betätiger 30 an zwei diagonal gegenüber liegenden äußersten Punkten in der Ankerfeder 20 bzw. an der Kontaktfeder 23 gelagert, so daß eine insgesamt stabile Lagerung erreicht wird.

Die Lagerstelle zwischen der Betätiger-Nase 33 und der Kontaktfeder 23 befindet sich, wie in Fig. 1 gezeigt, oberhalb des Kontaktbereichs, ist jedoch in Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 gegenüber dem Kontaktbereich versetzt. Dadurch wird vermieden, daß etwaiger Abrieb an der Lagerstelle in den Kontaktbereich gelangt.

Das kappenförmige Isolierelement 31 ist so gestaltet und dimensioniert, das es den gemäß Fig. 1 linken Teil des Magnetantriebs 10 über etwa ein Drittel seiner Länge auf fünf Seiten verhältnismäßig eng umhüllt. Ferner sind die dem Magnetantrieb 10 zugewandte Innenfläche und die dem Kontaktsatz 11 zugewandte Außenfläche des Isolierelements 31 so orientiert, daß sie mindestens teilweise und im wesentlichen parallel zu den gegenüberstehenden Flächen des Magnetantriebs 10 bzw. des Kontaktsatzes 11 verlaufen. Dadurch wird bei Bewegung des Betätigers 30 die oben erläuterte Pump- und Kompressionswirkung begünstigt.

Die Wandstärke des kappenförmigen Isolierelements 31 beträgt im Bodenbereich zwischen dem Joch 17 und dem Kontaktsatz 11 im wesentlichen etwa 1 mm, im übrigen nur etwa 0,3 mm. Trotz dieser geringen Dicke ist das Isolierelement 31 wegen seiner Kappenform genügend steif. In beiden Endstellungen hat das Isolierelement 31 vom Joch 17 des Magnetantriebs 10 bzw. von der Kontaktfeder 25 des Kontaktsatzes 11 jeweils einen Abstand von mindestens 2 mm. Dadurch sind die vorgeschriebenen Isolationsstrecken gewährleistet. Ferner ist das kappenförmige Isolierelement 31 in Bewegungsrichtung des Betätigers 30 so dimensioniert, daß zwischen Magnetantrieb 10 und Kontaktsatz 11 die geforderten Kriech- und Luftstrecken von mindestens 8 mm eingehalten werden.

Bei Erregung der Spule 16 wird der Anker 19 aus der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung gegen das rechte Ende des Kerns 18 gezogen, wobei die Ankerfeder 20 das rechte Ende des Betätiger-Fingers 32 mitnimmt und die Betätiger-Nase 33 die Kontaktfeder 23 in ihre Arbeitsstellung verbiegt, in der sie den Arbeitskontakt mit der Kontaktfeder 24 schließt. Bei Abfall der Spule 16 wird der Anker 19 durch die Ankerfeder 20 in seine Ruhestellung zurückgeklappt und der Betätiger 30 durch die Rückstellkraft der Kontaktfeder 23 in die in Fig. 1 gezeigte Ruhestellung zurückgeschoben.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektromagnetisches Relais, umfassend

    einen Magnetantrieb (10) mit einer Spule (16) und einem durch deren Erregung bewegbaren Anker (19),

    einen Kontaktsatz (11) mit einem bewegbaren Kontaktelement (23) und einem mit diesem zusammenarbeitenden Gegenkontaktelement (24, 25),

    ein zwischen dem Magnetantrieb (10) und dem Kontaktsatz (11) angeordnetes und den Magnetantrieb (10) teilweise umhüllendes Isolierelement (31), und

    einen die Bewegung des Ankers (19) auf das bewegbare Kontaktelement (23) übertragenden Betätiger (30), dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierelement (31) Teil des Betätigers (30) ist.
  2. 2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierelement (31) kappenartig geformt ist und den Magnetantrieb (10) eng umhüllt.
  3. 3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die quer zur Bewegungsrichtung des Betätigers (30) stehende Innenfläche des kappenartigen Isolierelements (31) und die ihr zugewandte Fläche des Magnetantriebs (10) im wesentlichen parallel verlaufende Bereiche aufweisen.
  4. 4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die quer zur Bewegungsrichtung des Betätigers (30) stehende Außenfläche des Isolierelements (31) und die ihr zugewandte Fläche des Kontaktsatzes (11) im wesentlichen parallel verlaufende Bereiche aufweisen.
  5. 5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Spule (16) parallel zur Bewegungsrichtung des Betätigers (30) verläuft und der Anker (19) auf der vom Kontaktsatz (11) abgewandten Seite der Spule (16) angeordnet ist.
  6. 6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätiger (30) einerseits am Anker (19) mit einem am Rand des kappenartigen Isolierelements (31) angeformten Finger (32) und andererseits am freien Ende des bewegbaren Kontaktelements (23) mit einer an der Außenseite des Isolierelements (31) angeformten Nase (33) angreift.
  7. 7. Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätiger-Finger (32) an einer einem Relais-Grundkörper (12) benachbarten Stelle und die Betätiger-Nase (33) an einer von dem Grundkörper (12) entfernten Stelle an das Isolierelement (31) angeformt sind und daß der Finger (32) am Anker (19) und die Nase (33) an dem bewegbaren Kontaktelement (23) gelagert ist.
  8. 8. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Finger (32) und die Nase (33) in einer zur Bewegungsrichtung des Betätigers (30) parallelen Ebene liegen.
  9. 9. Relais nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstelle zwischen der Nase (33) und dem bewegbaren Kontaktelement (23) gegenüber der Kontaktstelle zwischen dem bewegbaren Kontaktelement (23) und dem Gegenkontaktelement (24, 25) quer zur Bewegungsrichtung des Betätigers (30) versetzt ist.






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