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EP0869525A1 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Elektromagnetisches Relais Download PDF

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Publication number
EP0869525A1
EP0869525A1 EP98104732A EP98104732A EP0869525A1 EP 0869525 A1 EP0869525 A1 EP 0869525A1 EP 98104732 A EP98104732 A EP 98104732A EP 98104732 A EP98104732 A EP 98104732A EP 0869525 A1 EP0869525 A1 EP 0869525A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base
coil
relay
contact
relay according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98104732A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Dittmann
Titus Dr. Ziegler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0869525A1 publication Critical patent/EP0869525A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/026—Details concerning isolation between driving and switching circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/04—Mounting complete relay or separate parts of relay on a base or inside a case
    • H01H50/041—Details concerning assembly of relays
    • H01H50/042—Different parts are assembled by insertion without extra mounting facilities like screws, in an isolated mounting part, e.g. stack mounting on a coil-support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/22—Polarised relays
    • H01H51/2272—Polarised relays comprising rockable armature, rocking movement around central axis parallel to the main plane of the armature
    • H01H51/2281—Contacts rigidly combined with armature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/02—Housings; Casings; Bases; Mountings
    • H01H71/025—Constructional details of housings or casings not concerning the mounting or assembly of the different internal parts

Definitions

  • a relay of the type mentioned is in DE 195 20 220 C1 described.
  • the housing side walls of the relay are used forming basic body made of insulating material with H-shaped Cross section, which includes both coil, permanent magnet and pole pieces takes up as well as the base, the separation of the Contact space from the coil space. Furthermore, the coil space becomes Insert coil, permanent magnet and pole pieces up to the upper edge of the base body filled with potting compound, whereby there is no need to attach a housing cover.
  • this additional Production step is the production the relay more complex.
  • the overlapping the base Sidewalls of the main body have poor accessibility to anchor, support element as well as fixed and movable Given contact elements.
  • this relay none of the Contains windings of the coil encapsulated contact space.
  • this relay does not contain any special mounting options for the various individual parts of the magnet system.
  • this also shows WO 94/22 156 known relay design due to the waiver on an overmolded base body as a carrier element for the components of the magnet system have a lower mechanical Firmness on. This is a disadvantage in that that the characteristic values, for example the working air gap, can adjust during assembly. Furthermore exists no encapsulation against evaporation of the coil wire, the for example in SMT soldering processes.
  • the invention is based, a simplified and automatable assembly of the relay as well as an inexpensive Realization of the same.
  • the Dielectric strength between the contacts and the winding can be increased by design features with a compact design.
  • the design of the housing is high To ensure heat resistance.
  • the relay according to the invention thereby realizes the main goals, the basis of the development, namely the provision an encapsulated contact space free of harmful Evaporation of the coil wire with compact and mechanical fixed design of the relay.
  • the Division of the housing into an upper part, which is encased by the Coil is formed, and a lower part, which from Base and frame according to the invention, better accessibility for inserting pole shoes and / or additional ones Permanent magnets if the relay according to the invention is used in a polarized embodiment.
  • the housing is divided into two Installation and accessibility to the base assembly easier.
  • the mechanical strength of the base assembly improved by the frame since it by the latter experiences additional hold.
  • the wrapped coil at the bottom of the wrapping a step-shaped Rejuvenation on.
  • This allows the frame to go over the edge the wrapping beyond the wrapping to form a Overlap zone, which increases mechanical strength the housing is additionally increased.
  • the mechanical Strength of the connection between the coated coil as the upper part of the housing and frame with base as the lower part of the housing can by additional clamping elements on extensions of the covered coil in which the winding connection elements are embedded are elevated. These clamping elements are preferred in the form of step-shaped thickening at the lower end the extensions realized, whereby the frame and wrapping in Press fit are connected to each other. This is another Stiffening of the housing is given.
  • the relay In an advantageous development of the relay are on lower edge of the frame attached lugs. These holding noses encompass the base, which fixes it. Of the envelope can also contain pockets, in which the pole pieces are inserted and attached by an interference fit. Alternatively or additionally, permanent magnets can be attached magnetic polarization of the same name at the ends of the core cause to be inserted into the pockets.
  • the core axially arranged in the bobbin by another Complement core piece, so that the core has a T-shaped basic structure having.
  • the centerpiece is perpendicular to the coil axis and to be arranged centrally below the core, the core piece into a recess in a central flange of the coil body inserted and connected to the core via a flange is.
  • the casing is on the underside with longitudinal ribs running parallel to the coil axis fitted.
  • the longitudinal ribs preferably extend exactly in the area between the permanent magnets or pole pieces, so that an additionally assembled core piece or a Permanent magnet, which at the ends of the pole pieces polarization of the same name creates space in the room that through two longitudinal ribs and the permanent magnets or pole pieces is limited.
  • the inner flanks of the Longitudinal ribs can be provided with additional transverse ribs, which fix the mentioned elements of the magnet system in their position.
  • the height of the longitudinal ribs is at the desired setting range to adapt for the working air gap.
  • the function of the longitudinal ribs lies in the insulation of the Bearing supports and bands for the anchor, which are electric with the center contact connection elements are connected, of the remaining elements of the magnet system.
  • the storage of the anchor on the base and the contacting of the Connection between contact springs and center contact connection elements can by a special design of the bearing supports continue to improve.
  • the bearing supports are on theirs Free end bent into a U shape, creating a clamping plate form for the bearing belts in between and fix them additionally and secure them against shifting.
  • the clamping point on the clamping plate thus formed forms the bending point for the bearing band during anchor movements.
  • this advantageous construction the bearing band only during the rocker movement stressed on bending.
  • an additional To provide a welding point either laterally axially to the anchor pivot or attached to the bearing support transversely to this axis is.
  • potting compound relay for example epoxy resin, applied, causing the relay in the area between frames and base is sealed.
  • the potting compound is also included thermal curing pulled further into the capillaries and thus also seals the joints between the frame and the casing as the upper part of the housing, so that the casing and frame are glued together in this way.
  • the housing in the area of the step-shaped Taper applied to the encapsulation potting compound or epoxy resin is, whereby the housing sticks in the overlap area is.
  • the bottom of the base outstanding contact and winding connection elements their free ends be shaped into SMT connection lugs.
  • the lower sections to form the connecting elements into press-in pins, especially since a relay according to the invention already has a sufficient number has design features that have high mechanical strength ensure the component, which means no serious Shifts in the mechanical parameters during assembly using Press-fit pins on a conductor carrier are to be expected.
  • the covered coil 1 shown in Figure 1 comprises a Coil body 11 with associated winding 12 and one axially arranged in the coil body 11 magnetic core 13. At the overmolded coil 1 are perpendicular to the coil axis downwards pointing extensions 15 are formed, in which the winding connection elements 16 are embedded. Based on the embodiment in FIG. 1 there are pockets 20 for two pole shoes 21 clearly recognizable. Furthermore, in the lower part of the Envelope 10 integrally molded a pair of longitudinal ribs 22. The longitudinal ribs are so pronounced that in the through them and the pole shoes 21 limited space a permanent magnet 23 and an anchor 31 find space (see also figure 4). The permanent magnet 23 has a three-pole arrangement with the two outer poles of the same name and the center pole is opposite to it ( Figure 3). Furthermore, there is clearly an overlap area on the envelope 10 14 can be recognized by their lower edge. This overlap area 14 also serves to stiffen the casing 10, frame 4 and base 3 formed housing, wherein Envelope 10 and frame 4 in the overlap area 14 with each other are glued.
  • FIG 2 are the subcomponents of an inventive Relay shown.
  • This includes frame 4 and the base 3 as the lower housing part, the one on a carrier element 30 anchor 31 riveted from insulating material Bearing supports 35 and bands 36 are mounted on the base 3. Further are connected to the bearing bands 36 in the carrier element 30 Contact springs 32 embedded. Above this arrangement there is the covered coil 1, the extensions 15 grasp the base 3. By additional clamping elements 17, which in the form of step-shaped thickening in the lower ends of the extensions 15 are integrated, the housing experiences one additional stiffening, since the upper and lower parts of the housing with the help of this arrangement in a press fit with each other are connected.
  • the pole shoes 21 are of an advantageous configuration enveloped coil 1 in designated pockets 20 of the Envelope 10 inserted.
  • the seat of the pole shoes 21 by additional clamping elements in the form of longitudinal ribs or cross ribs improved.
  • the permanent magnet 23 is arranged in the longitudinal direction. This takes place in the room through pole shoes 21 and longitudinal ribs 22 space is limited.
  • the permanent magnet 23 is a press fit attached between the above elements.
  • the Permanent magnet 23 by laser welding with the pole pieces 21 is fixed and thus undergoes further fixation. Another possibility of fixation results from the deformation of the longitudinal ribs 22 in their edge areas, the Permanent magnet 23 held by flanging the edge areas is.
  • a transverse bearing web provided in the middle of the anchor 31.
  • the anchor is supported by a construction from bearing supports 35 and bearing belts 36 (see Figure 2 and Figure 4).
  • the two bearing strips 36 are in one piece on the Contact springs 32 attached and perpendicular to the base plane of the Base 3 bent upwards. There they are right next to it the bearing supports 35 projecting vertically from the base 3.
  • the bearing supports 35 are directly with middle contact connection elements 34 connected.
  • the bearing supports 35 are in the end region to form clamping elements which fix the bearing strips 36, Bent in a U-shape.
  • connection tracks there are 3 fixed contacts 33 in the base as mating contact elements embedded, which over recessed in the base Connection tracks connected to the contact connection elements 34 are (see Figure 3 and Figure 4).
  • Figure 4 is the design of the contact terminal elements and the winding connection elements to SMT connection lugs 5 shown.
  • Figure 5 shows the alternative design the contact connection elements and the winding connection elements as press-in pins 6.
  • the contact connection elements but no longer in one piece with the connecting tracks connected, but they are provided by in the connecting tracks Recesses inserted, the press pins in Area of the recesses due to press fit and cold welding are connected to the connecting tracks.
  • the housing consisting of covered coil 1, frame 4 and Bottom of the base 3, is additionally applied by a Epoxy resin layer in the area of the joint between frame 4 and base 3 stiffened. Due to the capillary action, this is Resin pulled further up into the joints and thereby fastened the frame 4 with the covering 10 in the region of the joints at the overlap area 14 between frame 4 and casing 10 (see Figure 3 and Figure 4).
  • the construction of the inventive is distinguished Relay in that it is high mechanical Strength, which is just for the use of relays in assembly processes where high mechanical loads occur is absolutely necessary.
  • Furthermore is at the assembly or manufacture of the relay is only a comparative one small number of individual parts necessary, so an automated manufacturing process is significantly simplified becomes what is in low unit prices in manufacturing precipitates.

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Abstract

Das Relais besteht aus einer mit Isolierstoff umhüllten Spule (1), welches einen bewickelten Spulenkörper, einen Kern, Polschuhe und Wicklungsanschlußelemente (16) umfaßt, einem schwenkbaren Anker (31), der durch ein Isolierstoff-Trägerelement mit Kontaktfedern verbunden ist, und einem Sockel (3) aus Isolierstoff, der Anschlußbahnen für feststehende Gegenkontaktelemente sowie Kontaktanschlußelemente (34) für bewegliche und feststehende Kontaktelemente enthält. Der Anker (31) ist über Lagerstützen (35) und in die Kontaktfedern integrierte Lagerbänder (36) am Sockel (3) gelagert. Ein über den Sockel (3) geschobener Rahmen (4) bildet zusammen mit diesem und der umhüllten Spule (1) ein Gehäuse für das Relais, welches den Kontaktraum des Relais nach außen abkapselt, wobei der Rahmen (4) mit dem Sockel (3) das Gehäuseunterteil und die umhüllte Spule (1) das Gehäuseoberteil darstellt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais, welches
  • eine mit Isolierstoff umhüllte Spule, welche einen bewickelten Spulenkörper, einen axial im Spulenkörper angeordneten Kern, an dessen Enden sich senkrecht nach unten gerichtete Polschuhe anschließen, und integrierte Wicklungsanschlußelemente enthält, wobei die Spulenachse parallel zur Bodenseite des Relais ist,
  • einen unterhalb der Spule parallel zu deren Achse angeordneten schwenkbaren Anker, der mit den Polschuhen mindestens einen Arbeitsluftspalt bildet,
  • über den Anker betätigte Kontaktfedern und
  • einen Sockel aus Isolierstoff beinhaltet, welcher mit seiner Bodenseite die Grundebene des Relais bildet und Anschlußbahnen für feststehende Gegenkontaktelemente sowie Kontaktanschlußelemente für bewegliche und feststehende Kontaktelemente enthält, wobei der Anker am Sockel gelagert ist.
Ein Relais der eingangs genannten Art ist in DE 195 20 220 C1 beschrieben. Dabei dient ein die Gehäuseseitenwände des Relais bildender Grundkörper aus Isolierstoff mit H-förmigem Querschnitt, welcher sowohl Spule, Dauermagnet und Polschuhe aufnimmt als auch den Sockel übergreift, der Trennung des Kontaktraums vom Spulenraum. Ferner wird der Spulenraum nach Einsetzen von Spule, Dauermagnet und Polschuhen bis zur Oberkante des Grundkörpers mit Vergußmasse ausgefüllt, wodurch das Anbringen eines Gehäusedeckels entfällt. Durch diesen zusätzlichen Fertigungsschritt gestaltet sich die Produktion des Relais aufwendiger. Zudem ist durch die den Sockel übergreifenden Seitenwände des Grundkörpers eine schlechtere Zugänglichkeit zu Anker, Trägerelement sowie festen und beweglichen Kontaktelementen gegeben.
Ein polarisiertes elektromagnetisches Relais, bei dem Magnetsystem, Anker und Sockel jeweils übereinander in der eingangs genannten Reihenfolge angeordnet sind, ist aus WO 94/22 156 bekannt. Dort ist jedoch die Spule mit den dazugehörigen Komponenten nicht umspritzt, so daß dieses Relais keinen von den Wicklungen der Spule abgekapselten Kontaktraum enthält. Des weiteren enthält dieses Relais keine speziellen Befestigungsmöglichkeiten für die diversen Einzelteile des Magnetsystems. Neben nur schwach ausgebildeten Montagehilfen weist die aus WO 94/22 156 bekannte Relaisbauform bedingt durch den Verzicht auf einen umspritzten Grundkörper als Trägerelement für die Bestandteile des Magnetsystems eine geringere mechanische Festigkeit auf. Dies stellt insofern einen Nachteil dar, als daß sich die Kennwerte, beispielsweise der Arbeitsluftspalt, bei der Montage verstellen können. Des weiteren existiert keine Kapselung gegen Ausdünstungen des Spulendrahtes, die beispielsweise bei SMT-Lötprozessen entstehen können.
Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, eine vereinfachte und automatisierbare Montage des Relais sowie eine kostengünstige Herstellung desselben zu realisieren. Insbesondere zählt hierzu die Verbesserung der Zugänglichkeit zum Sockel, an welchem der Anker gelagert ist, und welcher die feststehenden und beweglichen Kontaktelemente enthält. Zusätzlich soll die Spannungsfestigkeit zwischen den Kontakten und der Wicklung durch konstruktive Merkmale bei kompakter Bauform erhöht werden. Des weiteren hat die Gestaltung des Gehäuses eine hohe Wärmeformbeständigkeit zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein über den Sockel geschobener Rahmen mit einer Umhüllung der Spule ein Gehäuse für das Relais bildet, welches den Kontaktraum des Relais nach außen abkapselt, wobei der Rahmen mit dem Sockel das Gehäuseunterteil und die Umhüllung das Gehäuseoberteil darstellt.
Das erfindungsgemäße Relais realisiert dadurch die Hauptziele, die der Entwicklung zugrundeliegen, nämlich die Bereitstellung eines gekapselten Kontaktraumes frei von schädlichen Ausdünstungen des Spulendrahtes bei kompakter und mechanisch fester Gestaltung des Relais. Gleichzeitig gewährleistet die Teilung des Gehäuses in einen Oberteil, welcher durch die umhüllte Spule gebildet ist, und einen Unterteil, welcher aus Sockel und erfindungsgemäßem Rahmen besteht, eine bessere Zugänglichkeit für das Einstecken von Polschuhen und/oder zusätzlichen Permanentmagneten, falls das erfindungsgemäße Relais in einer polarisierten Ausführungsform verwendet wird. Des weiteren gestalten sich durch die Zweiteilung des Gehäuses Montage und Zugänglichkeit zur Sockelbaugruppe einfacher. Gleichzeitig ist die mechanische Festigkeit der Sockelbaugruppe durch den Rahmen verbessert, da sie durch letzteren zusätzlichen Halt erfährt. Zudem ist hier als vorteilhaft anzusehen, daß durch die Umhüllung der Spule bereits ein Teil des Gehäuses gebildet ist, so daß hierfür kein separates Bauteil notwendig ist. Des weiteren wird durch die Anordnung von Spule, Isolierstoffträger mit daran befestigtem Anker und eingebetteten Kontaktfedern und dem Sockel in aufeinanderliegenden Schichten dem Entwicklungsziel Rechnung getragen, die Anschlußwege für die Kontaktelemente so kurz wie möglich zu halten, um dadurch den erforderlichen Platzbedarf zu minimieren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die umhüllte Spule am unteren Rand der Umhüllung eine stufenförmige Verjüngung auf. Der Rahmen kann dadurch über den Rand der Umhüllung hinaus auf die Umhüllung zur Bildung einer Überlappungszone geschoben sein, wodurch die mechanische Festigkeit des Gehäuses zusätzlich erhöht ist. Die mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen umhüllter Spule als Oberteil des Gehäuses und Rahmen mit Sockel als Unterteil des Gehäuses kann durch zusätzliche Klemmelemente an Fortsätzen der umhüllten Spule, in welche die Wicklungsanschlußelemente eingebettet sind, erhöht sein. Vorzugsweise werden diese Klemmelemente in Form stufenförmiger Verdickungen am unteren Ende der Fortsätze realisiert, wodurch Rahmen und Umhüllung im Preßsitz miteinander verbunden sind. Hierdurch ist eine weitere Versteifung des Gehäuses gegeben.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Relais sind am unteren Rand des Rahmens Haltenasen angebracht. Diese Haltenasen umgreifen den Sockel, wodurch dieser fixiert ist. Des weiteren kann die Umhüllung Stecktaschen enthalten, in welche die Polschuhe eingeschoben und durch Preßsitz befestigt sind. Alternativ oder zusätzlich können Permanentmagnete, welche an den Enden des Kerns eine gleichnamige magnetische Polarisierung bewirken, in die Stecktaschen eingesteckt sein. Zur Verringerung des magnetischen Widerstandes ist in diesem Fall der axial im Spulenkörper angeordnete Kern durch ein weiteres Kernstück zu ergänzen, so daß der Kern eine T-förmige Grundstruktur aufweist. Das Kernstück ist senkrecht zur Spulenachse und mittig unterhalb des Kerns anzuordnen, wobei das Kernstück in eine Aussparung in einem Mittelflansch des Spulenkörper gesteckt und über einen Flansch mit dem Kern verbunden ist. Gegebenenfalls sind in den Stecktaschen noch Klemmelemente in Form von Querrippen vorzusehen, die den Sitz der darin angeordneten Elemente des Magnetsystems zusätzlich verbessern. Alternativ ist denkbar, die Elemente des Magnetsystems gleich mit in die Umhüllung einzubetten. Allerdings ist hierfür ein zusätzlicher Werkzeugaufwand für die Fixierung dieser Elemente beim Einformen in oder beim Umspritzen mit Isolierstoff notwendig.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Umhüllung an der Unterseite mit parallel zur Spulenachse verlaufenden Längsrippen ausgestattet. Vorzugsweise erstrecken sich die Längsrippen genau im Bereich zwischen den Permanentmagneten bzw. Polschuhen, so daß ein zusätzlich montiertes Kernstück bzw. ein Permanentmagnet, welcher an den Enden der Polschuhe eine gleichnamige Polarisierung erzeugt, im Raum Platz findet, der durch zwei Längsrippen sowie die Permanentmagnete bzw. Polschuhe begrenzt ist. Hierbei können die Innenflanken der Längsrippen mit zusätzlichen Querrippen versehen sein, welche die genannten Elemente des Magnetsystems in ihrer Lage fixieren. Die Höhe der Längsrippen ist an den gewünschten Einstellbereich für den Arbeitsluftspalt anzupassen. Des weiteren liegt die Funktion der Längsrippen in der Isolierung der Lagerstützen und -bänder für den Anker, welche elektrisch mit den Mittelkontaktanschlußelementen verbunden sind, von den übrigen Elementen des Magnetsystems.
Die Lagerung des Ankers am Sockel und die Kontaktierung der Verbindung zwischen Kontaktfedern und Mittelkontaktanschlußelementen läßt sich durch eine spezielle Gestaltung der Lagerstützen weiter verbessern. Dabei sind die Lagerstützen an ihrem freien Ende U-förmig umgebogen, wodurch sie eine Klemmplatte für die dazwischen befindlichen Lagerbänder bilden und diese dadurch zusätzlich fixieren und gegen Verschieben sichern. Die Einspannstelle an der dadurch gebildeten Klemmplatte bildet die Biegestelle für das Lagerband bei den Ankerbewegungen. Gleichzeitig ist durch diese vorteilhafte Konstruktion das Lagerband bei der Ankerwippbewegung lediglich auf Biegung beansprucht. Des weiteren ist zur Erhöhung der Festigkeit an der Befestigungsstelle ein zusätzlicher Schweißpunkt vorzusehen, der entweder seitlich axial zum Ankerdrehpunkt oder quer zu dieser Achse an der Lagerstütze angebracht ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Unterseite des Relais Vergußmasse, beispielsweise Epoxidharz, aufgetragen, wodurch das Relais im Bereich zwischen Rahmen und Sockel abgedichtet ist. Zudem ist die Vergußmasse bei thermischer Aushärtung weiter in die Kapillaren gezogen und dichtet somit auch die Fugen zwischen Rahmen und Umhüllung als oberem Gehäuseteil ab, so daß Umhüllung und Rahmen auf diese Weise miteinander verklebt sind. Alternativ ist auch denkbar, daß auf das Gehäuse im Bereich der stufenförmigen Verjüngung an der Umhüllung Vergußmasse bzw. Epoxidharz aufgetragen ist, wodurch das Gehäuse im Überlappungsbereich verklebt ist.
Um das Relais für eine Verwendung in SMT-Montageprozessen vorteilhaft zu gestalten, können die aus dem Sockel nach unten herausragenden Kontakt- und Wicklungsanschlußelemente an ihren freien Enden zu SMT-Anschlußfahnen geformt sein. Alternativ dazu bietet sich die Möglichkeit an, die unteren Abschnitte der Anschlußelemente zu Einpreßstiften auszubilden, zumal ein erfindungsgemäßes Relais bereits hinreichend viele konstruktive Merkmale aufweist, die eine hohe mechanische Festigkeit des Bauteils gewährleisten, wodurch keine gravierende Verschiebungen der mechanischen Kennwerte bei Montage mittels Einpreßstiften auf einem Leiterträger zu erwarten sind.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
  • Figur 1 eine in Längsrichtung aufgeschnittene umhüllte Spule im Querschnitt,
  • Figur 2 die Hauptbestandteile eines erfindungsgemäßen Relais (Rahmen, Sockel mit Anker und Kontaktfedern sowie umhüllte Spule) in perspektivischer Darstellung,
  • Figur 3 ein erfindungsgemäßes Relais im Längsschnitt,
  • Figur 4 ein erfindungsgemäßes Relais im Querschnitt und
  • Figur 5 ein erfindungsgemäßes Relais komplett montiert in perspektivischer Darstellung.
    • Das in Figur 1 dargestellte umhüllte Spule 1 umfaßt einen Spulenkörper 11 mit dazugehöriger Wicklung 12 sowie einen axial im Spulenkörper 11 angeordneten Magnetkern 13. An der umspritzten Spule 1 sind senkrecht zur Spulenachse nach unten weisende Fortsätze 15 angeformt, in welche die Wicklungsanschlußelemente 16 eingebettet sind. Anhand des Ausführungsbeispieles in Figur 1 sind Stecktaschen 20 für zwei Polschuhe 21 deutlich zu erkennen. Des weiteren ist im unteren Teil der Umhüllung 10 ein Paar von Längsrippen 22 einstückig angeformt. Die Längsrippen sind so hoch ausgeprägt, daß in dem durch sie und die Polschuhe 21 begrenzten Raum ein Permanentmagnet 23 und ein Anker 31 Platz finden (siehe dazu auch Figur 4). Der Permanentmagnet 23 weist eine dreipolige Anordnung auf, bei der die beiden äußeren Pole gleichnamig sind und der Mittelpol dazu entgegengesetzt gepolt ist (Figur 3). Ferner ist an der Umhüllung 10 deutlich ein Überlappungsbereich 14 an deren unterem Rand zu erkennen. Dieser Überlappungsbereich 14 dient zusätzlich der Versteifung des aus Umhüllung 10, Rahmen 4 und Sockel 3 gebildeten Gehäuses, wobei Umhüllung 10 und Rahmen 4 im Überlappungsbereich 14 miteinander verklebt sind.
    In Figur 2 sind die Teilkomponenten eines erfindungsgemäßen Relais dargestellt. Hierin enthalten sind der Rahmen 4 und der Sockel 3 als Gehäuseunterteil, wobei der an einem Trägerelement 30 aus Isolierstoff festgenietete Anker 31 über Lagerstützen 35 und -bänder 36 am Sockel 3 gelagert ist. Ferner sind in das Trägerelement 30 mit den Lagerbändern 36 verbundene Kontaktfedern 32 eingebettet. Oberhalb dieser Anordnung befindet sich die umhüllte Spule 1, deren Fortsätze 15 den Sockel 3 umgreifen. Durch zusätzliche Klemmelemente 17, welche in Form stufenförmiger Verdickungen in die unteren Enden der Fortsätze 15 integriert sind, erfährt das Gehäuse eine zusätzliche Versteifung, da Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil mit Hilfe dieser Vorkehrung im Preßsitz miteinander verbunden sind. Des weiteren ist die mechanische Festigkeit der Anordnung, bestehend aus umhüllter Spule 1, Rahmen 4 und Sockel 3, dadurch erhöht, daß der Rahmen 4 am unteren Rand den Sockel 3 umgreifende Haltenasen 40 aufweist, durch welche der Sockel 3 innerhalb des Rahmens 4 zusätzlich fixiert ist. Gleichzeitig erfährt der Rahmen 4 durch diese konstruktive Maßnahme eine bessere Formbeständigkeit (Figur 2 und Figur 5).
    Die Polschuhe 21 sind durch vorteilhafte Ausgestaltung der umhüllten Spule 1 in dafür vorgesehene Stecktaschen 20 der Umhüllung 10 eingesteckt. Zusätzlich ist der Sitz der Polschuhe 21 durch zusätzliche Klemmelemente in Form von Längsrippen oder Querrippen verbessert. Zwischen den Polschuhen 21 ist in Längsrichtung der Permanentmagnet 23 angeordnet. Dieser findet im Raum, der durch Polschuhe 21 und Längsrippen 22 begrenzt ist, Platz. Der Permanentmagnet 23 ist durch Preßsitz zwischen den genannten Elementen befestigt. Des weiteren sind an den zum Permanentmagneten 23 gerichteten Flanken der Längsrippen 22 zusätzliche Klemmelemente in Form von Quer- oder Längsrippen vorgesehen. Alternativ ist denkbar, daß der Permanentmagnet 23 durch Laserschweißung mit den Polschuhen 21 befestigt ist und so eine weitergehende Fixierung erfährt. Eine andere Fixierungsmöglichkeit ergibt sich aus der Deformation der Längsrippen 22 in ihren Randbereichen, wobei der Permanentmagnet 23 durch Umbördelung der Randbereiche gehalten ist.
    Zur Reduktion des magnetischen Widerstandes zwischen dem Anker 31 und dem Mittelpol des Permanentmagneten 23 ist ein querverlaufender Lagersteg in der Mitte des Ankers 31 vorgesehen. Die Lagerung des Ankers erfolgt durch eine Konstruktion aus Lagerstützen 35 und Lagerbändern 36 (siehe Figur 2 und Figur 4). Die beiden Lagerbänder 36 sind einstückig an den Kontaktfedern 32 angebracht und senkrecht zur Grundebene des Sockels 3 nach oben weggebogen. Dort liegen sie direkt neben den senkrecht aus dem Sockel 3 ragenden Lagerstützen 35 an. Die Lagerstützen 35 sind direkt mit Mittelkontaktanschlußelementen 34 verbunden. Im Endbereich sind die Lagerstützen 35 zur Bildung von Klemmelementen, welche die Lagerbänder 36 fixieren, U-förmig umgebogen.
    Zusätzlich sind in den Sockel 3 Festkontakte 33 als Gegenkontaktelemente eingebettet, welche über in den Sockel eingelassene Anschlußbahnen mit den Kontaktanschlußelementen 34 verbunden sind (siehe Figur 3 und Figur 4). Vorteilhafterweise sind die Anschlußbahnen zusammen mit den Kontaktanschlußelementen 34 für die Kontakte aus einem Stück Leiterblech ausgeschnitten, wobei die Anschlußbahnen durch Blechzuschnitt geformt sind und die Kontaktanschlußelemente 34 durch Umbiegen der Anschlußlappen aus der Hauptebene des Leiterbleches herausgebildet sind. Dies gewährleistet eine einfache mechanische Handhabbarkeit der in den Sockel 3 eingeformten Anschlußbahnen und Kontaktanschlußelemente 34 bei der Fertigung. In Figur 4 ist die Ausgestaltung der Kontaktanschlußelemente und der Wicklungsanschlußelemente zu SMT-Anschlußfahnen 5 dargestellt. Figur 5 zeigt die alternative Gestaltung der Kontaktanschlußelemente und der Wicklungsanschlußelemente als Einpreßstifte 6. Dabei sind die Kontaktanschlußelemente aber nicht mehr einstückig mit den Anschlußbahnen verbunden, sondern sie sind durch in den Anschlußbahnen vorgesehene Aussparungen gesteckt, wobei die Einpreßstifte im Bereich der Aussparungen durch Preßsitz und Kaltverschweißung mit den Anschlußbahnen verbunden sind.
    Das Gehäuse, bestehend aus umhüllter Spule 1, Rahmen 4 und Unterseite des Sockels 3, ist zusätzlich durch eine aufgetragene Epoxidharzschicht im Bereich der Fuge zwischen Rahmen 4 und Sockel 3 versteift. Infolge der Kapillarwirkung ist das Harz weiter nach oben in die Fugen gezogen und befestigt dadurch den Rahmen 4 mit der Umhüllung 10 im Bereich der Fugen am Überlappungsbereich 14 zwischen Rahmen 4 und Umhüllung 10 (siehe Figur 3 und Figur 4).
    Insgesamt zeichnet sich die Konstruktionsweise des erfindungsgemäßen Relais dadurch aus, daß es eine hohe mechanische Festigkeit aufweist, welche gerade für den Einsatz von Relais in Montageprozessen, bei denen hohe mechanische Belastungen auftreten, absolut notwendig ist. Dadurch sind die eingestellten Kennwerte, insbesondere die Größe des Arbeitsluftspaltes, weitestgehend unverrückbar. Des weiteren ist bei der Montage bzw. bei der Herstellung des Relais nur eine vergleichsweise geringe Anzahl von Einzelteilen notwendig, wodurch ein automatisierter Fertigungsablauf wesentlich vereinfacht wird, was sich in geringen Stückpreisen bei der Herstellung niederschlägt.

    Claims (13)

    1. Elektromagnetisches Relais, welches
      eine mit Isolierstoff umhüllte Spule (1), welche einen bewickelten Spulenkörper (11), einen axial im Spulenkörper (11) angeordneten Kern (13), an dessen Enden sich senkrecht nach unten gerichtete Polschuhe (21) anschließen, und integrierte Wicklungs-Anschlußelemente (16) enthält, wobei die Spulenachse parallel zur Bodenseite des Relais ist,
      einen unterhalb der Spule (1) parallel zu deren Achse angeordneten schwenkbaren Anker (31), der mit den Polschuhen (21) mindestens einen Arbeitsluftspalt bildet,
      über den Anker (31) betätigte Kontaktfedern (32) und
      einen Sockel (3) aus Isolierstoff beinhaltet, welcher mit seiner Bodenseite die Grundebene des Relais bildet und Anschlußbahnen für feststehende Gegenkontaktelemente (33) sowie Kontaktanschlußelemente (34) für bewegliche und feststehende Kontaktelemente enthält, wobei der Anker (31) am Sockel (3) gelagert ist,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß ein über den Sockel (3) geschobener Rahmen (4) mit einer Umhüllung (10) der Spule (1) ein Gehäuse für das Relais bildet, welches den Kontaktraum des Relais nach außen abkapselt, wobei der Rahmen (4) mit dem Sockel (3) das Gehäuseunterteil und die Umhüllung (10) das Gehäuseoberteil darstellt.
    2. Elektromechanisches Relais nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß die umhüllte Spule (1) am unteren Rand der Umhüllung (10) zur Bildung eines Überlappungsbereichs (14) mit dem Rahmen (4) eine stufenförmige Verjüngung aufweist.
    3. Relais nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsanschlußelemente (16) in an der umhüllten Spule (1) ausgebildete, nach unten weisende Fortsätze (15) eingebettet sind.
    4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Fortsätze (15) der umhüllten Spule (1) an ihrem unteren Ende nach außen gerichtete Klemmelemente (17) in Form stufenförmiger Verdickungen besitzen.
    5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (4) an seinem unteren Rand den Sockel (3) umgreifende Haltenasen (40) aufweist.
    6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (21) in Stecktaschen (20) der Umhüllung (10) untergebracht sind.
    7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite der Umhüllung (10) parallel zur Spulenachse verlaufende Längsrippen (22) einstückig angeformt sind.
    8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Relais an seiner Unterseite durch Vergußmasse abgedichtet ist, wodurch Rahmen (4), Sockel (3) und umhüllte Spule (1) zusätzlich untereinander verklebt sind.
    9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein stabförmiger Permanentmagnet (23), welcher an den Enden der Polschuhe (21) eine gleichnamige Polarisierung erzeugt, parallel zur Spulenachse und unterhalb der Spule (1) zwischen Polschuhen (21) und Längsrippen (22) angeordnet ist.
    10. Relais nach Anspruch 9,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (23) zusätzlich durch Laserschweißung zwischen den Polschuhen (21) befestigt ist.
    11. Relais nach Anspruch 9,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (23) zusätzlich durch deformierte Randbereiche der Längsrippen (22) fixiert ist.
    12. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
      dadurch gekennzeichnet, daß die nach unten aus dem Sockel (3) herausragenden Kontaktanschlußelemente sowie die Wicklungsanschlußelemente zu SMT-Anschlußfahnen (5) geformt sind.
    13. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
      dadurch gekennzeichnet, daß die nach unten aus dem Sockel (3) herausragenden Kontaktanschlußelemente sowie die Wicklungsanschlußelemente zu Einpreßstiften (6) geformt sind.
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