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EP0348909B1 - Elektromagnetisches Lastrelais - Google Patents

Elektromagnetisches Lastrelais Download PDF

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Publication number
EP0348909B1
EP0348909B1 EP89111697A EP89111697A EP0348909B1 EP 0348909 B1 EP0348909 B1 EP 0348909B1 EP 89111697 A EP89111697 A EP 89111697A EP 89111697 A EP89111697 A EP 89111697A EP 0348909 B1 EP0348909 B1 EP 0348909B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
yoke
relay
winding
core
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP89111697A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0348909A2 (de
EP0348909A3 (de
Inventor
Richard Siepmann
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP0348909A3 publication Critical patent/EP0348909A3/de
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/58Electric connections to or between contacts; Terminals
    • H01H1/5822Flexible connections between movable contact and terminal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/50Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H01H1/54Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by magnetic force
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00Details of electromagnetic relays
    • H01H50/14Terminal arrangements

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic load relay with a coil with a winding applied to a coil former between end flanges, a core axially arranged inside the winding, a yoke arranged outside the winding, which is connected to one end of the core, and a bearing on the yoke the free core end forming an armature working gap and with at least one switch-actuable switch contact which is connected via a current supply element to a connection element, the current supply element being passed at least once through the excitation flux circuit formed from the yoke, core and armature.
  • the object of the invention is therefore to develop a relay of the type mentioned in such a way that additional excitation can be generated in the same direction as the excitation circuit by the load circuit, but at the same time an intervention in the actual winding space is avoided and reliable insulation of the current supply of the load circuit is ensured.
  • this object is achieved in that the current supply element is connected on one side of the coil to a connecting element, is guided through a transverse bore in a coil flange to the other side of the coil and is connected from there to the switching contact.
  • the desired additional excitation for the relay is generated without an additional element having to be installed in the actual winding space.
  • the guidance in the coil body flange also ensures good insulation between the load circuit and the actual excitation circuit.
  • the additional excitation which is generated by the current supply element guided through the flange, keeps the relay in the tightened state after the contact current has been switched on, so that even a brief interruption of the current due to the aforementioned bouncing switching on no longer causes the relay to drop out.
  • this additional excitation promotes a rapid pulling through of the relay armature when switched on, so that high contact forces are reached quickly and the erosion of the contact material is kept within limits.
  • the holding effect due to the additional excitation is so small that there is hardly any adverse effect when the relay drops out. Appropriate dimensioning can also determine how high the additional excitation should be. If necessary, it is also possible to split the power supply and lead only a part through the cross hole in the yoke.
  • the additional excitation described is mainly used for relays in which the armature and the yoke are traversed by the contact current.
  • To make the additional excitation possible To make high, you can also increase the resistance across the armature and the yoke, for example, by not using the contact spring made of a good conductive material, but of poorly conductive spring material, such as. B. steel. This has the additional advantage that materials with better spring properties and higher fatigue strength can be used, these steel materials are usually also less expensive than the otherwise required, highly conductive copper alloys.
  • the contact current is expediently guided through a strand which is welded directly onto the rivet head of the contact and runs through the transverse bore in the coil flange.
  • the relay shown in Figures 1 and 2 has a known basic structure with a coil body 1 as a supporting element, on which a winding 4 is applied between two flanges 2 and 3.
  • a core 5 is mounted axially within the coil.
  • This core is connected at one end to an angular yoke 6, namely to the vertical leg 6a, while the horizontal leg 6b extends above the coil.
  • a flat anchor 7 is mounted, which is fastened to the yoke via an anchor spring 8.
  • the extension of this armature spring 8 serves as a contact spring 8a and carries at its free end a contact piece 9 which is opposite a fixed mating contact piece 10.
  • This mating contact piece 10 is fastened to a connecting element 10a, which is designed as a flat plug.
  • a flat plug 6c designed as an extension of the yoke leg 6a serves as the connecting element for the contact piece 9 on the contact spring 8a.
  • coil connection elements plug elements 11 and 12 are also anchored in the base body.
  • a stranded wire 13 is also provided, which is connected at one end directly to the flat plug 6c and to the other end is welded directly onto the contact piece 9.
  • This copper strand 13 can, for example, carry up to 90% of the current, in particular when the armature spring 8 is made of relatively poorly conductive metal, such as spring steel.
  • this stranded wire 13 is guided through a transverse bore 3 a of the bobbin flange 3.
  • This transverse bore runs in the horizontal direction with the relay in the normal installation position, namely between the coil core 5 and the yoke leg 6b.
  • the polarity must be selected accordingly when the load circuit is connected so that there is a positive superposition of the additional excitation with the coil excitation.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Lastrelais mit einer Spule mit einer auf einem Spulenkörper zwischen endseitigen Flanschen aufgebrachten Wicklung, einem innerhalb der Wicklung axial angeordneten Kern, einem außerhalb der Wicklung angeordnetem Joch, das mit einem Ende des Kerns verbunden ist, einem am Joch gelagerten, mit dem freien Kernende einen Arbeitsluftspalt bildenden Anker und mit mindestens einem durch den Anker betätigbaren Schaltkontakt, welcher über ein Stromzuführungselement mit einem Anschlußelement verbunden ist, wobei das Stromzuführungselement mindestens einmal durch den aus Joch, Kern und Anker gebildeten Erregerflußkreis hindurchgeführt ist.
  • Beim Schalten von elektromagnetischen Lastrelais tritt in bestimmten Anwendungsfällen das Problem auf, daß während des Anziehens des Ankers die Erregerspannung abfällt, wodurch unter Umständen der Anker nicht mehr voll angezogen wird und eine Flatterbewegung ausführt. Entsprechend wird auch der Schaltkontakt nicht oder nur nach mehrmaliger Unterbrechung endgültig geschlossen. Dieses Problem ergibt sich insbesondere bei Anwendungsfällen, bei denen die Spannungsquelle für die Erregerwicklung des Relais gleichzeitig auch den Strom für den Lastkreis liefert, wie dies speziell in Kraftfahrzeugen der Fall ist. Dort treten beim Einschalten bestimmter Verbraucher, wie Lampen oder Anlasser, sehr hohe Einschaltstromspitzen auf, die zu einem Zusammenbrechen der Batteriespannung führen können. Damit ist eine zuverlässige Funktion des Relais nicht sichergestellt.
  • Ein anderes, jedoch damit verwandtes Problem ergibt sich dann, wenn Relais durch mechanische Schalter angesteuert werden, welche vielfach große Prellzeiten haben. Entsprechend diesen Prellungen wird dann auch das Relais mehrfach ein- und ausgeschaltet, bis es endgültig schließt. Das führt, insbesondere bei sehr hohen Einschaltstromspitzen der Last, zu starker Beanspruchung der Relaiskontakte. In Extremfällen kann es, z. B. beim Schalten von Lampenströmen, zum Verschweißen der Kontaktstücke kommen.
  • Bei einem Relais der eingangs genannten Art, wie es aus der EP-A- 0 231 793 bekannt ist, ist bereits vorgesehen, den Laststrom zwischen Spule und Joch so durchzuführen, daß eine Zusatzerregung gleichsinnig zu der Erregung der Wicklung induziert wird. Auf diese Weise kann bei entsprechender Dimensionierung ein sicheres Ansprechen des Relais gewährleistet werden, auch wenn die Erregerspannung beim Einschaltvorgang absinkt oder infolge eines prellenden Schalters zwischenzeitlich unterbrochen wird.
  • Für die Führung des Laststroms um den Erregerflußkreis ergeben sich jedoch bei kleinem Relaisvolumen unter Umständen Probleme, wenn zwischen der Wicklung und dem Joch nur ein sehr kleiner Spalt vorhanden ist, so daß ein Stromzuführungselement mit größerem Querschnitt nur schwer durchgeführt werden kann. Es wurde dabei auch bereits vorgeschlagen, als Stromzuführungselement ein dünnes, im wesentlichen die gesamte Wicklungslänge einnehmendes Blech zwischen Wicklung und Joch durchzuführen, um auf diese Weise den nötigen Querschnitt für den Laststrom bei möglichst geringer Höhe zu erhalten. In jedem Fall ergeben sich jedoch Probleme bei der Montage und Probleme hinsichtlich der Isolierung zwischen dem Laststromkreis und der Wicklung.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Relais der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine Zusatzerregung durch den Laststromkreis gleichsinnig zum Erregerstromkreis erzeugt werden kann, zugleich aber ein Eingriff in den eigentlichen Wickelraum vermieden und eine sichere Isolierung der Stromzuführung des Laststromkreises gewährleistet wird.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Stromzuführungselement an einer Seite der Spule mit einem Anschlußelement verbunden, durch eine Querbohrung in einem Spulenflansch zur anderen Seite der Spule geführt und von dort aus mit dem Schaltkontakt verbunden ist.
  • Durch die Querbohrung im Spulenkörperflansch, die sich natürlich im Bereich zwischen Spulenkern und Joch befindet, wird die angestrebte Zusatzerregung für das Relais erzeugt, ohne daß in dem eigentlichen Wickelraum ein zusätzliches Element montiert werden muß. Durch die Führung im Spulenkörperflansch wird auch eine gute Isolierung zwischen dem Laststromkreis und dem eigentlichen Erregerkreis gewährleistet.
  • Die Zusatzerregung, die von dem durch den Flansch geführten Stromzuführungselement erzeugt wird, hält das Relais in angezogenem Zustand, nach dem der Kontaktstrom einmal eingeschaltet wurde, so daß auch eine kurzzeitige Unterbrechung des Stroms aufgrund des erwähnten prellenden Einschaltens das Relais nicht mehr abfallen läßt. Außerdem fördert diese Zusatzerregung beim Einschalten ein schnelles Durchziehen des Relaisankers, so daß schnell hohe Kontaktkräfte erreicht werden und der Abbrand des Kontaktmaterials in Grenzen gehalten wird. Nach Abklingen des Anfangsstroms im Lastkreis, beispielsweise nach Erwärmen des Glühfadens einer geschalteten Lampe, ist der Halteeffekt durch die Zusatzerregung so gering, daß beim Abfallen des Relais kaum ein nachteiliger Einfluß auftritt. Durch entsprechende Dimensionierung läßt sich auch festlegen, wie hoch die Zusatzerregung sein soll. Im Bedarfsfall ist es auch möglich, die Stromzuführung zu teilen und nur einen Teil durch die Querbohrung im Joch zu führen.
  • Die beschriebene Zusatzerregung wird vor allem bei Relais eingesetzt, bei denen der Anker und das Joch vom Kontaktstrom durchflossen werden. Um dabei die Zusatzerregung möglichst hoch zu machen, kann man dabei auch den Widerstand über den Anker und das Joch vergrößern, indem man beispielsweise die Kontaktfeder nicht aus gut leitendem Material, sondern aus schlecht leitendem Federmaterial, wie z. B. Stahl, herstellt. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß man Werkstoffe mit besseren Federeigenschaften und höheren Dauerstandfestigkeiten einsetzen kann, wobei diese Stahl-Werkstoffe meist auch preisgünstiger sind als die sonst erforderlichen, gut leitenden Kupferlegierungen. Der Kontaktstrom wird dabei zweckmäßigerweise durch eine direkt auf den Nietkopf des Kontaktes geschweißte Litze geführt, die durch die Querbohrung im Spulenflansch verläuft.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die
  • FIG 1 und 2 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais in zwei verschiedenen perspektivischen Ansichten.
  • Das in den FIG 1 und 2 dargestellte Relais besitzt einen an sich bekannten Grundaufbau mit einem Spulenkörper 1 als tragendem Element, auf welchem zwischen zwei Flanschen 2 und 3 eine Wicklung 4 aufgebracht ist. Innerhalb der Spule ist ein Kern 5 axial angebracht. Dieser Kern ist an einem Ende mit einem winkelförmigen Joch 6 verbunden, und zwar mit dem senkrecht stehenden Schenkel 6a, während sich der waagerechte Schenkel 6b oberhalb der Spule erstreckt. An dem freien Ende des Jochschenkels 6b ist ein flacher Anker 7 gelagert, der über eine Ankerfeder 8 am Joch befestigt ist. Die Verlängerung dieser Ankerfeder 8 dient als Kontaktfeder 8a und trägt an ihrem freien Ende ein Kontaktstück 9, das einem feststehenden Gegenkontaktstück 10 gegenüberliegt. Dieses Gegenkontaktstück 10 ist an einem Anschlußelement 10a befestigt, welches als Flachstecker ausgebildet ist. Als Anschlußelement für das Kontaktstück 9 an der Kontaktfeder 8a dient ein als Verlängerung des Jochschenkels 6a ausgebildeter Flachstecker 6c. Als Spulenanschlußelemente sind außerdem Steckerelemente 11 und 12 im Grundkörper verankert.
  • Durch den geschilderten Aufbau erfolgt also die Stromzuführung zum Kontaktelement 9 über das Joch 6 und den Anker 7. Um jedoch für hohe Ströme einen geringeren Widerstand bereitzustellen, ist außerdem eine Litze 13 vorgesehen, die an einem Ende direkt mit dem Flachstecker 6c verbunden und mit dem anderen Ende unmittelbar auf das Kontaktstück 9 aufgeschweißt ist. Diese Kupferlitze 13 kann beispielsweise bis zu 90 % des Stroms führen, insbesondere dann, wenn etwa die Ankerfeder 8 aus relativ schlecht leitendem Metall, etwa Federstahl, hergestellt ist. Um außerdem über den Kontaktstrom eine Zusatzerregung zur Verbesserung des Anzugsverhaltens des Relais zu erzeugen, ist diese Litze 13 durch eine Querbohrung 3a des Spulenkörperflansches 3 geführt. Diese Querbohrung verläuft in waagrechter Richtung bei normaler Einbaulage des Relais und zwar zwischen dem Spulenkern 5 und dem Jochschenkel 6b. Um die eingangs beschriebene Unterstützung des Anzugverhaltens des Relais durch die Zusatzerregung zu erhalten, muß beim Anschluß des Laststromkreises die Polarität entsprechend so gewählt werden, daß eine positive Überlagerung der Zusatzerregung mit der Spulenerregung erfolgt.

Claims (4)

  1. Elektromagnetisches Relais mit einer Spule mit einer auf einem Spulenkörper (1) zwischen endseitigen Flanschen (2, 3) aufgebrachten Wicklung (4),
    einem innerhalb der Wicklung (4) axial angeordneten Kern (5),
    einem außerhalb der Wicklung angeordneten Joch (6), das mit einem Ende des Kerns (5) verbunden ist,
    einem am Joch (6) gelagerten, mit dem freien Kernende einen Arbeitsluftspalt bildenden Anker (7) und
    mit mindestens einem durch den Anker betätigbaren Schaltkontakt (9), welcher über ein Stromzuführungselement (13) mit einem Anschlußelement (6c) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Stromzuführungselement (13) an einer Seite der Spule (4) mit einem Anschlußelement (6c) verbunden, durch eine Querbohrung (3a) in einem Spulenflansch (3) zur anderen Seite der Spule (4) geführt und von dort aus mit dem Schaltkontakt (9) verbunden ist.
  2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromzuführungselement eine Litze (13) ist, die das Anschlußelement (6c) direkt mit dem an einer Ankerfeder (7) befestigten Schaltkontakt (9) verbindet.
  3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (3a) im Spulenkörperflansch (3) zwischen dem Kern (5) und dem Joch (6) liegt.
  4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (6) einen zur Grundebene des Relais senkrechten ersten Schenkel (6a) und einen parallel zur Grundebene oberhalb der Spule (4) verlaufenden zweiten Schenkel (6b) aufweist und daß die Querbohrung (3a) im Spulenkörperflansch (3) parallel zur Grundebene unterhalb des zweiten Jochschenkels liegt.
EP89111697A 1988-06-30 1989-06-27 Elektromagnetisches Lastrelais Expired - Lifetime EP0348909B1 (de)

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EP0348909A3 EP0348909A3 (de) 1991-07-17
EP0348909B1 true EP0348909B1 (de) 1994-09-28

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