Elektromagnetisches Relais

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit ei¬ nem innerhalb einer Erregerspule angeordneten flachen Kern, dessen beide aus der Spule austretende Polabschnitte jeweils Polflächen bilden, ferner mit einem neben der Spule angeord¬ neten Anker, der bei Erregung der Spule auf beiden Polflächen aufliegt und bei fehlender Spulenerregung durch eine Rück¬ stellkraft in eine Ruheposition vorgespannt ist, in der er zumindest von einem der beiden Polabschnitte des Kerns abge¬ hoben ist, und mit einer durch den Anker betätigbaren Kon¬ taktanordnung.

Ein Relais der eingangs genannten Art ist aus der DE 33 18 493 AI bekannt. Dort ist ein flacher Kern in einen Spulenkörper eingebettet, wobei die Polenden des Kerns durch einen an beiden Enden abgekröpften Anker überbrückt werden. Der Anker trägt eine Brückenkontaktfeder, welche mit zwei ebenfalls im Spulenkörper verankerten Festkontaktelementen zusammenwirkt. Die Spule mit dem Anker wird dann durch eine von oben aufgesteckte Gehäusekappe umschlossen, deren unterer Rand mit Gießharz abgeschlossen und abgedichtet wird.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kleinrelais mit einem flachen Aufbau zu schaffen, das mit wenigen, einfachen Teilen kostengünstig am Band gefertigt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel bei einem Relais der ein¬ gangs genannten Art dadurch erreicht, daß der Kern durch ei¬ nen mit Isolierstoff gefüllten Zwischenraum in zwei elek¬ trisch voneinander isolierte Joche geteilt ist, von denen je¬ des einen außerhalb der Spule abgehenden Kontaktanschluß bil- det, und daß die zusammenwirkenden Polflächen des Kerns und des Ankers zugleich Kontaktflächen bilden.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Auftrennung des Spulen¬ kerns in zwei elektrisch isolierte Abschnitte können die so gebildeten Joche zugleich als elektrische Kontaktelemente dienen, die bei Erregung der Spule unmittelbar durch den An- ker überbrückt werden, so daß auf diese Weise mit einem ein¬ fachen Anker in Form eines länglichen Bleches sowohl der Ma¬ gnetkreis der Erregerspule als auch der elektrische Lastkreis geschlossen werden kann. Die beiden Joche, deren Polabschnit¬ te zweckmäßigerweise in derselben Ebene wie die Kernabschnit- te liegen oder allenfalls bei entsprechender Abwandlung durch Abkröpfung in einer dazu parallelen Ebene zu liegen kommen, sind sehr einfach herzustellen und, vorzugsweise durch Um- spritzen am Band, sehr kostengünstig zu montieren. Mit dem lose eingelegten und frei beweglichen Anker läßt sich so ein Schließer-Kontakt oder mit zusätzlich auf der den Polab¬ schnitten gegenüberliegenden Seite des Ankers angeordnete Ru¬ hekontaktelementen ein Öffner-Kontakt bzw. ein Wechsler ver¬ wirklichen.

Die Rückstellung des Ankers in die Ruhelage kann in herkömm¬ licher Weise durch eine Feder aus Metall oder Kunststoff er¬ zielt werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Verwendung eines den Polabschnitten gegenüberliegend angeordneten Dauer¬ magneten, der den Anker in seine Ruheposition zieht. Der Dau- ermagnet hat unter anderem den Vorteil, daß er auch noch bei geschlossenem Relais abgeglichen werden kann, um auf diese Weise die Rückstellkraft einzustellen.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Relais wird zweck- mäßigerweise zunächst ein Spulenkörper durch Umspritzen von zwei Jochen bzw. von deren Kernabschnitten geformt und bewik- kelt. Da nach wird durch partielles Umspritzen der bewickel¬ ten Spule ein erster Gehäuseteil ausgeformt, bei dem die Polflächen der Polabschnitte frei gehalten sind. Außerdem wird ein zweiter, annähernd wannenförmiger Gehäuseteil ge¬ formt, der eine wannenför ige Ausnehmung zur Aufnahme des An¬ kers besitzt und in dem gegebenenfalls die Gegenkontaktele-

mente eingebettet sind. Durch Zusammenfügen der beiden Gehäu¬ seteile mit ihren offenen Rändern wird ein geschlossenes Ge¬ häuse gebildet, in welchem der Anker frei beweglich ist. Da¬ bei kann durch mehr oder weniger starke Deformation im Rand¬ bereich der aneinander stoßenden Gehäuseteile der Ankerhub, der auch dem Kontaktabstand entspricht, eingestellt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen an¬ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais in perspekti¬ vischer Darstellung unter Weglassung des oberen Gehäusetei¬ les,

Figur 2 das Relais von Figur 1 einschließlich des oberen Ge¬ häuseteiles,

Figur 3 einen Längsschnitt III-III aus Figur 2 entlang der Spulenachse,

Figur 4 einen Längsschnitt IV-IV aus Figur 2 durch den Anker,

Figur 5 einen Querschnitt V-V durch das Relais von Figur 2,

Figur 6 einen Längsschnitt entsprechend Figur 4 mit etwas ab¬ gewandeltem Aufbau,

Figur 7 und 8 den Überlappungsbereich der Kernabschnitte in¬ nerhalb der Spule in Detaildarstellung mit gegenüber Figur 3 abgewandelten Formen,

Figur 9A bis 9C ein Kontaktschema für das Relais gemäß Figu¬ ren 1 bis 5 in drei aufeinanderfolgenden Schaltphasen,

Figur 10 ein Kontaktschema für das Relais gemäß Figur 6.

Das in den Figuren 1 bis 5 dargestellte Relais besitzt zwei im wesentlichen wannenförmige Gehäuseteile, nämlich einen oberen bzw. ersten Gehäuseteil 1 und einen unteren bzw. zwei¬ ten Gehäuseteil 2, die mit ihren offenen Rändern aufeinander- stoßend verbunden sind und dadurch alle Funktionselemente des Relais dicht abschließen. In dem oberen Gehäuseteil l ist ei¬ ne Spule mit einem Spulenkörper 3 und einer Wicklung 4 ange¬ ordnet bzw. durch Umspritzen verankert. Innerhalb der Spule ist ein Kern durch zwei Joche 5 und 6 gebildet, welche mit entsprechenden Kernabschnitten 51 und 61 im Axialbereich der Wicklung 4 liegen und sich dort unter Zwischenfügung einer Isolierschicht 66 überlappen. Diese Überlappung kann wie in Figur 3 durch stufenförmige Gestaltung der Kernabschnitte 51 und 61 erfolgen. Möglich sind aber auch andere Gestaltungen, etwa durch schräg geschnittene Kernabschnitte gemäß Figur 7 oder durch stirnseitig in geringem Abstand einander gegen¬ überstehende Kernabschnitte 51 und 61 gemäß Figur 8.

Die beiden Joche 5 und 6 bilden außerdem aus dem Spulenkörper seitlich vorstehende Polabschnitte 52 und 62, die gemäß den Figuren 1 bis 5 in einer Ebene mit den Kernabschnitten lie¬ gen, die aber bei entsprechend anderer Gestaltung des Relais auch abgebogen oder abgekröpft sein könnten. Die Polabschnit¬ te 52 und 62 dienen zugleich als Kontaktelemente und sind deshalb auf nicht gezeigte Weise mit Kontaktmaterial be¬ schichtet,- bei Bedarf kann die Oberfläche auch leicht gewölbt sein, um ein reproduzierbares Aufliegen des noch zu beschrei¬ benden Ankers zu gewährleisten. An den Jochen sind außerdem Kontaktanschlüsse 53 und 63 einstückig angeformt, die durch die Gehäusewände des oberen Gehäuseteiles 1 nach außen ge¬ führt und dort abgebogen sind. Außerdem sind in dem Spulen¬ körper 3 Spulenanschlüsse 31 verankert, die auf nicht gezeig¬ te Weise mit der Wicklung verbunden sind und an der Außensei¬ te des Gehäuses parallel zu den Kontaktanschlüssen verlaufen. Alle Anschlußelemente können in der gezeigten Weise als

Lötanschlußstifte oder in bekannter Weise in eine Anschluße-

bene zur Bildung von SMT-Anschlüssen für die Oberflächenmon- tage abgekröpft sein (nicht dargestellt) .

In dem unteren Gehäuseteil 2 ist eine wannenförmige Ausneh- mung 21 parallel zur Spulenachse vorgesehen, in der ein Anker 7 in Stabform bzw. in Form einer länglichen Platte frei be¬ weglich unterhalb der Polabschnitte 52 und 62 angeordnet ist. Er wird in dem dargestellten Beispiel durch einen Dauermagne¬ ten 10 in die dargestellte Ruheposition gezogen; der Dauerma- gnet ist vorzugsweise in Ankerlängsrichtung polarisiert, doch ist auch eine andere Polarisierungsrichtung denkbar. Unter den Ankerenden sind jeweils Ruhekontakte 8 und 9 angeordnet, die mit zugehörigen Kontaktanschlüssen 81 und 91 in dem unte¬ ren Gehäuseteil 2 verankert sind.

Die Funktion des Relais ergibt sich ohne weiteres aus dem dargestellten Aufbau. Bei Erregung der Spule wird der Anker an die beiden Polabschnitte 52 und 62 angezogen. Er bewegt sich also aus der Ruheposition gemäß Figur 9A in die Arbeitε- position gemäß Figur 9C. Um zu vermeiden, daß er während des Umschaltens vorübergehend eine Kontaktbrücke zwischen dem Polabschnitt 52 und dem Ruhekontakt 9 herstellt, ist der Auf¬ bau etwas asymmetrisch gestaltet. Wie in Figur 4 gezeigt ist, ist der Polabschnitt 62 etwas schmäler gehalten als der Polabschnitt 52, so daß bei Erregung der Anker immer zunächst mit seinem linken Ende 71 an den Polabschnitt 52 angezogen wird (siehe Figur 9B) und das rechte Ankerende 72 erst dann folgt. Außerdem ist der Ruhekontakt 9 etwas vom Ankerende 72 zur Mitte hin verschoben, so daß das Ankerende 72 bei dessen Schrägstellung auf einer Stufe 22 des unteren Gehäuseteiles 2 aufliegt, also keinen Kontakt mehr mit dem Ruhekontakt 9 gibt. Entsprechend wird die Zwischenstellung gemäß Figur 9B auch beim Rückfallen des Ankers nach Abschaltung der Erregung durchlaufen. Durch eine asymmetrische Anordnung des Dauerma- gneten 10 wird die gewünschte Schaltfolge ebenfalls begün¬ stigt. Die Polflächen 54 bzw. 64, die zugleich als Kontakto¬ berflächen dienen, sind in üblicherweise mit Edelmetall be-

schichtet. Um immer eine gute Kontaktgabe zu gewährleisten, sind diese Oberflächen ebenso wie die Oberflächen der Ruhe¬ kontakte 8 und 9 zweckmäßigerweise mit Wölbungen versehen.

Figur 6 zeigt eine Abwandlung des Relais in der Weise, daß der Anker nicht wie beim ersten Beispiel als Brückenwechsler, sondern als einfacher Wechsler wirkt. Zu diesem Zweck ist bei dieser zweiten Ausführungsform der Polabschnitt 62 nach unten abgekröpft, so daß der Anker mit seinem Ende 72 immer an den Polabschnitt 62 gefesselt bleibt, während sein Ende 71 zwi¬ schen dem Polabschnitt 52 und dem nunmehr einzigen Ruhekon¬ takt 8 umschaltet. Das zugehörige Schaltεchema ist in Figur 10 gezeigt. Gerade bei dieser Ausführungsform ist es wichtig, daß die Polflächen 54 und 65 der beiden Polabschnitte schräg oder gewölbt ausgeführt sind, damit der Anker auch bei Schrägstellung den gewünschten Kontakt gibt.

Bei der Herstellung des Relais wird zunächst der Spulenkδrper 3 durch partielles Umspritzen der Joche 5 und 6, insbesondere der Kernabschnitte 51 und 61, gebildet. Dieser Spulenkörper wird mit der Wicklung 4 versehen und dann erneut umspritzt, wodurch der obere Gehäuseteil 1 ausgeformt wird. Die Polab¬ schnitte 52 und 62 werden dabei zumindest mit ihren Polflä¬ chen 54 und 64 bzw. 65 frei gehalten. Der untere Gehäuseteil 2 wird ebenfalls durch einen Spritzvorgang hergestellt, wobei gegebenenfalls die Ruhekontakte 8 bzw. 9 und der Dauermagnet 10 eingebettet werden und die wannenförmige Ausnehmung 21 für den Anker 7 ausgespart bleibt. Danach werden die beiden Ge¬ häuseteile 1 und 2 aufeinandergefügt und an ihren Rändern miteinander verbunden, beispielsweise verklebt oder mit Ul¬ traschall verschweißt. Beim Fügen kann der Ankerhub bzw. Kon¬ taktabstand a eingestellt werden, indem die Ränder der beiden Gehäuseteile mehr oder weniger deformiert werden. Vorzugswei¬ se ist an einem der Gehäuseteile, beispielsweise wie am obe- ren Gehäuseteil 1 dargestellt, ein umlaufender Steg 11 ange¬ formt, der beim Fügen mehr oder weniger deformiert wird, um den gewünschten Abstand a herzustellen. Da alle Anschlüsse

31, 32, 53, 63 und 81, 91 in ihrem jeweiligen Gehäuseteil eingespritzt und damit dicht herausgeführt sind, entsteht durch das dichte Verkleben oder Verschweißen der beiden Ge¬ häuseteile auf einfache Weise ein dichtes Relaiεgehäuse.