DE9111577U1

DE9111577U1 - Electromagnetic relay

Info

Publication number: DE9111577U1
Application number: DE9111577U
Authority: DE
Original assignee: Euro Matsushita Electric Works AG
Current assignee: Panasonic Electric Works Europe AG
Priority date: 1991-09-17
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1993-01-28
Anticipated expiration: 2001-09-18

Description

STREHL SCHÜBEL-HOPF 3RO3NINGSTREHL SCHÜBEL-HOPF 3RO3NING

EUnOPÄISCnEEUnOPEAN

EURO-Matsushita Electric Works AG
DEG-31309EURO-Matsushita Electric Works AG
DEG-31309

ELEKTROMAGNETISCHES RELAISELECTROMAGNETIC RELAY

Ein elektromagnetisches Relais mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus EP O 161 473 Bl bekannt. Der aus Spule und Anker bestehende Magnetantrieb einerseits und der aus zwei Festkontaktelementen und einem dazwisehen 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.An electromagnetic relay with the features specified in the preamble of claim 1 is known from EP O 161 473 Bl. The magnetic drive consisting of a coil and armature on the one hand and the contact set consisting of two fixed contact elements and a movable contact element located between them on the other hand are arranged one behind the other in the direction of the coil axis running parallel to the base body. For electrical insulation between the magnetic drive and the contact set, a wall element is formed on the base body, in which the contact elements are also embedded, which surrounds the end of the magnetic drive adjacent to the contact set. The movement of the armature, which is arranged on the end of the coil facing away from the contact set, is transmitted to the movable contact element via a rod-shaped actuator, which runs above the magnetic drive and outside the insulating wall element.

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.In the known relay design, the coil is only partially enclosed by the yoke. In the upper area, where the yoke is not provided, the insulating element is close to the coil, so that overall height is saved at the expense of the magnetic coupling. A further difficulty with the known relay is the complicated shape of the base body, which requires a complex injection mold when manufactured using the plastic injection molding process.

Bei einem weiteren, aus DE 90 16 264 Ul 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 inIn another relay known from DE 90 16 264 Ul, the actuator coupled to the relay armature is provided with a funnel-shaped shielding section that is placed over part of the movable contact element. The part of the actuator that engages the armature passes through an opening in

einem U-förmigen Isolierelement, daß das dem Kontaktsatz zugewandte Ende des Magnetantriebs umgibt. Zur weiteren elektrischen Isolierung zwischen Magent- 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. a U-shaped insulating element that surrounds the end of the magnetic drive facing the contact set. For further electrical insulation between the magnetic and contact system, two partition walls that protrude inwards from opposite sides and are offset from one another in the longitudinal direction are molded onto a cap so that the armature, the actuator and the movable contact are located in an overall roughly S-shaped chamber.

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.This design has the disadvantage, which is also known in other designs according to the state of the art, that the insulating element between the contact and magnet system must have an opening for the actuator to pass through, which represents a corresponding interruption in the insulation. Furthermore, the various stationary partitions and insulating walls lead to a reduction in the volume available for the functional elements for given external dimensions of the relay. They also complicate the shape of the plastic parts and increase their production costs.

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.The invention is based on the object of creating a relay which, with the smallest possible construction volume and the smallest possible number of uncomplicated individual parts, meets the prescribed clearance and creepage distances as well as insulation requirements between the magnetic drive and the contact set.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Isolierelement, daß 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.The solution to this problem according to the invention is that the insulating element, which electrically insulates the magnetic drive from the contact set and partially encloses the magnetic drive, is part of the movable actuator itself. In contrast to the prior art, no penetration through a stationary insulating element is therefore required to transmit the movement from the armature to the movable contact element. On the other hand, it is also not necessary to provide an additional component outside the insulating element surrounding the magnetic drive to transmit the movement, which would increase the overall dimensions of the relay. The invention thus ensures optimal electrical insulation between the magnetic drive and the contact set with minimal space requirements.

Da das den Magnetantrieb teilweise umhüllende Isolierelement als Teil des Betätigers an dessen Bewegungen teilnimmt, wird erfindungsgemäß ferner eine Art Pump- und Kompresiionswirkung 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.Since the insulating element that partially encloses the magnetic drive participates in the actuator's movements as part of the latter, according to the invention, a type of pumping and compression effect is also achieved, which is particularly pronounced in the preferred design of the invention according to claim 2. The above-mentioned effect results in damping that counteracts undesirable contact bounce. Furthermore, a flushing effect is produced, which leads to an exchange of the contact space air and prevents the formation of nitrogen oxides, which together with the unavoidable moisture form nitric acid that attacks the iron parts.

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.The further embodiments of the invention according to claims 3 and 4 are useful in that they contribute to the described pumping and compressor effect. The further development of the invention according to claims 5 and 6 leads to an overall compact relay structure.

Die Maßnahme des Anspruchs 7 ist insofern günstig, als die Lagerstellen für den Betätiger einander diametral 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.The measure of claim 7 is advantageous in that the bearing points for the actuator are diametrically opposite one another and therefore provide a stable bearing. The design according to claim 8 is expedient in that it provides a direct power transmission without generating undesirable turning or tilting moments.

Bei Anwendung der in Anspruch 9 angegebenen Maßnahme wird verhindert, daß etwaiger Abrieb an der oberhalb des Kontaktsatzs befindlichen Lagerstelle des Betätigers bei normalem Einbau des Relais nicht in den Kontaktbereich gelangt.When the measure specified in claim 9 is applied, any abrasion at the bearing point of the actuator located above the contact set is prevented from reaching the contact area during normal installation of the relay.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Daran zeigt Figur 1 einen Längschnitt durch ein Relais und Figur 2 eine perspektivische Darstellung des in demAn embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Figure 1 shows a longitudinal section through a relay and Figure 2 shows a perspective view of the

Relais nach Anspruch 1 verwendeten Betätigers. Das in Figur 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.Relay according to claim 1 used actuator. The relay shown in Figure 1 comprises a magnetic drive 10 and a contact set 11, which are housed in a housing formed by a base body 12 and a cap 13.

Zu dem Magnetantrieb gehören eine auf einem SpulenkörperThe magnetic drive includes a coil body

15 angeordnete Spule 16, die von einem Joch 17 umgeben und einem Kern 18 durchsetzt wird. Dem in Figur 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 Figur 1 veranschaulichte Ruhestellung, in der sich der Anker in Abstand vom Kern 18 an einem in die Ankerfeder 20 integrierten Anschlag befindet.15 arranged coil 16, which is surrounded by a yoke 17 and penetrated by a core 18. Opposite the right end in Figure 1 of the assembly formed by coil body 15, coil 16, yoke 17 and core 18 is an armature 19, which is pivotably mounted about an upper edge via an armature spring 20 in the upper area of the yoke 17. The armature spring 20 is attached to the yoke 17 via clamps 21 and simultaneously serves to return the armature 19 to the rest position shown in Figure 1, in which the armature is located at a distance from the core 18 on a stop integrated into the armature spring 20.

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 Figur 1 gezeigte Stellung vorgespannt, in der sie mit der Kontaktfeder 25 einen Ruhekontakt bildet.The contact set 11 comprises a central contact spring 23 forming the movable contact element and two stationary contact springs 24, 25 forming counter contacts. The central contact spring 23 is provided with contact pieces on both sides at its free end, which work together with contact pieces provided on the outer contact springs 24, 25 to form a changeover contact. The contact spring 23 is pre-tensioned into the position shown in Figure 1, in which it forms a rest contact with the contact spring 25.

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.The lower ends of the contact springs 23...25 are embedded in the base body 12 and protrude downwards from it as contact connections 26. The coil 16 is provided with coil connections 27 that dip into the base body 12 and protrude downwards from it. In addition, upwardly projecting forked spring clips 28 are attached to the base body 12, which engage in corresponding recesses on the yoke 17 and thereby anchor the magnetic drive 10 to the base body 12.

Zur Übertragung der Bewegung des Ankers 19 auf die bewegbare Kontaktfeder 23 dient ein Betätiger 30, der, wie auch _aus Figur 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 Figur 1 rechte Ende des Betätiger-Fingers 32 wird von einer unteren Abkröpfung 22 der Ankerfeder 20 getragen, während das in Figur 1 linke Ende der Betätiger-Nase 33 eine am oberen Ende der Kontaktfeder 23 vorgesehene Aussparung durch-An actuator 30 is used to transmit the movement of the armature 19 to the movable contact spring 23. As can be seen _from Figure 2, it has a cap-shaped insulating element 31, a finger 32 formed on the bottom of its free edge and a nose 33 formed on the top of its outside. The right end of the actuator finger 32 in Figure 1 is supported by a lower bend 22 of the armature spring 20, while the left end of the actuator nose 33 in Figure 1 passes through a recess provided at the top of the contact spring 23.

setzt und von einer dort gebildeten Schneidenlagerung getragen wird.and is supported by a cutting edge bearing formed there.

Wie aus Figur 1 und 2 hervorgeht, verlaufen der Finger und die Nase 33 des Betätigers 30 parallel zueinander in einer zur Spulenachse und zur Bewegungsrichtung des Betätigers 30 (sowie zur Zeichenebene der Figur 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.As can be seen from Figures 1 and 2, the finger and the nose 33 of the actuator 30 run parallel to each other in a plane parallel to the coil axis and the direction of movement of the actuator 30 (as well as to the plane of the drawing in Figure 1). The force is therefore transmitted from the armature 19 via the actuator 30 to the movable contact spring 23 in a plane parallel to the direction of movement, so that no torque is generated. Furthermore, the actuator 30 is mounted at two diagonally opposite outermost points in the armature spring 20 or on the contact spring 23, so that an overall stable mounting is achieved.

Die Lagerstelle zwischen der Betätiger-Nase 33 und der Kontaktfeder 23 befindet sich, wie in Figur 1 gezeigt, oberhalb des Kontaktbereichs, ist jedoch in Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1 gegenüber dem Kontaktbereich versetzt. Dadurch wird vermieden, daß etwaiger Abrieb an der Lagerstelle in den Kontaktbereich gelangt.The bearing point between the actuator nose 33 and the contact spring 23 is located, as shown in Figure 1, above the contact area, but is offset from the contact area in a direction perpendicular to the plane of the drawing in Figure 1. This prevents any abrasion at the bearing point from reaching the contact area.

Das kappenförmige Isolierelement 31 ist so gestaltet und dimensioniert, das es den gemäß Figur 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.The cap-shaped insulating element 31 is designed and dimensioned in such a way that it encloses the left part of the magnetic drive 10 according to Figure 1 relatively tightly over about a third of its length on five sides. Furthermore, the inner surface facing the magnetic drive 10 and the outer surface of the insulating element 31 facing the contact set 11 are oriented in such a way that they run at least partially and essentially parallel to the opposite surfaces of the magnetic drive 10 and the contact set 11. This promotes the pumping and compression effect explained above when the actuator 30 moves.

Die Wandstärke des kappenförmigen Isolierelements 31 beträgt im Bodenbereich zwischen dem Joch 17 und dem Kontaksatz 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.The wall thickness of the cap-shaped insulating element 31 is essentially about 1 mm in the base area between the yoke 17 and the contact set 11, and only about 0.3 mm elsewhere. Despite this small thickness, the insulating element 31 is sufficiently rigid due to its cap shape. In both end positions, the insulating element 31 is separated from the yoke 17 of the magnetic drive 10 or

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.from the contact spring 25 of the contact set 11 a distance of at least 2 mm. This ensures the prescribed insulation distances. Furthermore, the cap-shaped insulating element 31 is dimensioned in the direction of movement of the actuator 30 so that the required creepage and clearance distances of at least 8 mm are maintained between the magnetic drive 10 and the contact set 11.

Bei Erregung der Spule 16 wird der Anker 19 aus der in Figur 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 Figur 1 gezeigte Ruhestellung zurückgeschoben.When the coil 16 is energized, the armature 19 is pulled from the rest position shown in Figure 1 towards the right end of the core 18, whereby the armature spring 20 takes the right end of the actuator finger 32 with it and the actuator nose 33 bends the contact spring 23 into its working position in which it closes the working contact with the contact spring 24. When the coil 16 drops, the armature 19 is folded back into its rest position by the armature spring 20 and the actuator 30 is pushed back into the rest position shown in Figure 1 by the restoring force of the contact spring 23.

Claims

Expectations

1. Electromagnetic relay comprising

a magnetic drive (10) with a coil (16) and an armature (19) movable by its excitation,

a contact set (11) with a movable contact element (23) and a counter-contact element cooperating with it (24, 25),

an insulating element (31) arranged between the magnetic drive (10) and the contact set (11) and partially enclosing the magnetic drive (10), and

an actuator (30) transmitting the movement of the armature (19) to the movable contact element (23),

characterized in that the insulating element (31) is part of the actuator (30).

2. Relay according to claim 1, characterized in that the insulating element (31) is shaped like a cap and tightly encloses the magnetic drive (10).

3. Relay according to claim 1 or 2, characterized in that the inner surface of the cap-like insulating element (31) which is transverse to the direction of movement of the actuator (30) and the surface of the magnetic drive (10) facing it have essentially parallel regions.

4. Relay according to one of claims 1 to 3, characterized in that the transverse to the direction of movement of the actuator

(30) and the surface of the contact set (11) facing it have essentially parallel regions.

5. Relay according to one of claims 1 to 4, characterized in that the axis of the coil (16) runs parallel to the direction of movement of the actuator (30) and the armature (19) is arranged on the side of the coil (16) facing away from the contact set (11).

6. Relay according to claim 5, characterized in that the actuator (30) engages on the one hand on the armature (19) with a finger (32) formed on the edge of the cap-like insulating element (31) and on the other hand on the free end of the movable contact element (23) with a nose (33) formed on the outside of the insulating element (31).

7. Relay according to claim 6, characterized in that the actuator finger (32) is attached to the insulating element at a location adjacent to a relay base body (12) and the actuator nose (33) is attached to the insulating element at a location remote from the base body (12).

(31) are formed and that the finger (32) is mounted on the armature (19) and the nose (33) on the movable contact element (23).

8. Relay according to claim 7, characterized in that the finger (32) and the nose (33) lie in a plane parallel to the direction of movement of the actuator (30).

9. Relay according to claim 7 or 8, characterized in that the bearing point between the nose (33) and the movable contact element (23) is offset from the contact point between the movable contact element (23) and the counter-contact element (24, 25) transversely to the direction of movement of the actuator (30).