DE19626982C1 - Elektromagnetisches Relais und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais, welches eine Spule mit einer Wicklung und einem Kern, einen Anker und ein von dem Anker betätigtes Kontaktsystem umfaßt, wobei die Spule in einer wannenförmigen Gehäusekappe nächstliegend zum - oben liegenden - Kappenboden angeordnet und mit erstarrtem Gießharz befestigt ist, während sich der Anker sowie das Kontaktsystem unterhalb der Spule in der Nähe der offenen Seite der Kappe befinden. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Relais.

Ein Relais mit dem oben allgemein angegebenen Aufbau ist beispielsweise aus der DE 26 22 133 A1 bekannt. Dort ist das Relaissystem in einem zweiteiligen Gehäuse angeordnet, wobei die beiden Gehäuseteile so ineinander verschachtelt sind, daß der Rand des inneren Gehäuseteiles in eine den Boden des äußeren Gehäuseteiles bedeckende Vergußmasse eintaucht. Dadurch wird der Spalt zwischen beiden Gehäuseteilen abgedichtet. Zugleich kann dort mit der Vergußmasse am Boden auch das Magnetsystem fixiert werden.

Bei diesem bekannten Relais ist wie auch sonst in ähnlich aufgebauten Relais die Spulenwicklung gegenüber dem Kontaktsystem offen, so daß kontaktschädigende Ausgasungen aus der Spule die Kontaktoberflächen beeinträchtigen können. Während aber bei Starkstromrelais gewisse Kontaktbeläge durch den Schaltstrom weggebrannt werden können, ist dies bei Miniaturrelais zum Schalten sehr kleiner Ströme nicht der Fall. Bei solchen Relais, etwa gemäß WO 94/22156, sind deshalb die Spulenausgasungen besonders gefährlich. Bei der Fertigung derartiger Relais ist es deshalb bisher erforderlich, die Spulen nach dem Wickeln aus der Fertigungslinie auszuschleusen und auf speziellen Magazinen bzw. Horden in Vakuum-Temperöfen auszuheizen, wobei Ausheizzeiten bis zu 20 Stunden erforderlich sind. Diese Maßnahme erfordert also einen hohen zusätzlichen Fertigungsaufwand und kann immer noch die kontaktschädigenden Ausgasungen nicht völlig beseitigen.

Aus der DE 38 05 562 C2 ist ein Haltemagnetauslöser mit einem zweiteiligen Gehäuse bekannt, bei dem die Spule mittels einer elastomeren Vergußmasse in einem wannenartigen Gehäuseunter­ teil befestigt ist. Die Vergußmasse dichtet dort zugleich die Trennfuge zwischen den beiden Gehäuseteilen ab. Allerdings taucht dort die Spulenwicklung nicht vollständig in die Ver­ gußmasse ein.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, bei Relais der eingangs genannten Art ohne Änderung der Konstruktion durch eine einfache und kostengünstige Maßnahme die kontaktschädigenden Ausgasungen aus der Spule gegenüber den Kontakten zu beseitigen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Gießharz innerhalb der Kappe zumindest die Spulenwicklung vollständig umschließt. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines solchen Relais besteht entsprechend darin, daß im Fertigungsablauf die Kappe mit ihrer Öffnung nach oben zugeführt und mit einer vorgegebenen Menge an flüssigem Gießharz gefüllt wird, daß dann eine vormontierte, die Spule enthaltende Baugruppe mit der Spule nach unten in die Kappe eingesetzt und auf den Kappenboden gedrückt wird, wobei das Gießharz die Spule vollständig umfließt, und daß schließlich das Gießharz ausgehärtet wird.

Im Gegensatz zu der herkömmlichen Methode, nach der Montage des Relaissystems die Gehäusekappe von oben aufzusetzen, wird bei der Erfindung die Kappe umgedreht und zu einem derartigen Teil mit flüssigem Gießharz gefüllt, daß bei dem dann von oben umgekehrt eingesetzten Magnetsystem die Spule völlig in das Gießharz eintaucht. Dieser Vorgang kann in der normalen Fertigungslinie durchgeführt werden, so daß die Relais nicht aus der Linie ausgeschleust zu werden brauchen. Auch das hier erforderliche Aushärten des Gießharzes benötigt allenfalls wenige Stunden, so daß die gesamte Durchlaufzeit des Relais in der Fertigungslinie sich auf einen Bruchteil der bisher benötigten Zeit vermindert, beispielsweise von 30 Stunden auf weniger als 5 Stunden.

Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Vergießen der Spule innerhalb der Kappe wird also die Wicklung nicht nur von dem Kontaktsystem isoliert, sondern es werden auch sämtliche kontaktschädigenden Ausgasungen verhindert. Als zusätzlicher Vorteil dieser Maßnahme ergibt sich die Wirkung, daß die Kappe mit der in ihr vergossenen Spule eine hohe mechanische Stabilität und auch eine hohe thermische Belastbarkeit erhält. Dies ist besonders wichtig bei Miniaturrelais, wie sie eingangs angesprochen wurden, da deren geringe Luftspalt- und Kontaktabstände sehr empfindlich gegen einen Verzug des Systems sind. Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung können derartige Relais deshalb auch mit Anschlüssen für Oberflächenmontage (SMT) oder auch für Einpreßtechnik vorgesehen werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung können die Kappe und/oder ein Sockel so gestaltet sein, daß das die Wicklung umhüllende Gießharz zusätzlich durch Kapillarwirkung die verbleibenden Gehäusespalte im Sockelbereich ganz oder zumindest teilweise abdichtet, so daß ein zusätzlicher Abdichtvorgang unter Umständen entbehrlich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in fünf Verfahrensstadien die erfindungsgemäße Zusammenfügung eines Relaissystems mit einer Kappe, wobei das Stadium 1a ein fertigmontiertes Relaissystem in Vorderansicht, das Stadium 1b eine Kappe im Schnitt, das Stadium 1c eine umgedrehte und teilweise mit Gießharz gefüllte Kappe, das Stadium 1d den Einsetzvorgang des Relaissystems in die Kappe und das Stadium 1e das fertig montierte Relais in einem Querschnitt zeigt,

Fig. 2 eine mit Kapillarkanälen versehene Kappe,

Fig. 3 eine Kappe gemäß Fig. 2 mit eingesetztem Magnetsystem und

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 3, aber mit abgeändertem Sockel.

Die in der Zeichnung dargestellten Relais sind lediglich schematisch gezeigt. Der Aufbau des Relaissystems im einzelnen, der für die vorliegende Erfindung nicht maßgebend ist, ergibt sich beispielsweise aus der WO 94/22156 A1.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird zunächst das Relaissystem in bekannter Weise montiert. In Fig. 1a ist ein solches Relaissystem grundsätzlich in einer Vorderansicht gezeigt, wobei ein als Grundkörper dienender Spulenkörper 1 eine Wicklung 2 sowie einen axial angeordneten Kern 3 trägt. Unterhalb der Wicklung ist ein nur in Fig. 1e sichtbarer Dauermagnet 4 angeordnet, der zwischen zwei Jochschenkeln 5 liegt und mit einem Anker 6 zusammenwirkt. Der Anker trägt hier nicht dargestellte Kontaktfedern, die wiederum mit ebenfalls nicht sichtbaren Festkontakten in einem Sockel 7 zusammenwirkt. Aus dem Relaissystem gehen nach unten Anschlußstifte 8 für die Kontakte und die Spulenwicklung ab.

Nach der Montage des Relaissystems wird eine gemäß Fig. 1b aus Kunststoff geformte Kappe 9 zugeführt. Diese wird gemäß Fig. 1c umgedreht, so daß der an sich die obere Abschlußwand des Relais bildende Kappenboden 9a unten liegt und in die Kappe eine vorgegebene Menge an flüssigem Gießharz 10 eingefüllt werden kann. In diese Kappe wird dann gemäß Fig. 1d das ebenfalls umgedrehte Relaissystem gemäß Fig. 1a von oben her eingesteckt und mit einer geeigneten Vorrichtung in Richtung des Pfeiles 11 eingedrückt, bis das Gießharz die Spulenwicklung vollständig umflossen hat. Dieser Zustand ist in der Schnittdarstellung von Fig. 1e gezeigt. In dieser Position wird das Gießharz ausgehärtet, indem es beispielsweise unter entsprechende Wärmeeinwirkung gesetzt wird. Der Spalt 12 zwischen der Kappe 9 und dem Sockel 7 kann dabei nachträglich oder auch gleichzeitig abgedichtet werden. Wie in Fig. 1e außerdem mit gestrichelten Linien angedeutet ist, können die Anschlußstifte 8 auch abgewinkelt werden, so daß sie SMT-Anschlüsse 8a bilden.

Die Fig. 3 zeigt eine etwas abgewandelte Gehäusekappe 19, bei der über den Umfang verteilt senkrecht zum Boden gerichtete Kapillarkanäle 20 eingeformt sind. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, fließt das Gießharz 10 durch Kapillarwirkung über die Kanäle 20 nach oben und dichtet den Gehäusespalt 21 zwischen der Kappe 19 und einem Sockel 17 ab. Die Kapillarkanäle können auch nur in den Gehäuseecken vorgesehen werden, was nicht im einzelnen dargestellt ist.

Eine weitere Abwandlung zeigt Fig. 5. In diesem Fall ist ein Sockel 27 verwendet, der mit einem umlaufenden Rand 28 in das die Wicklung umhüllende Gießharz 10 eintaucht. Zwischen dem Rand 28 und der Kappe 29 wird so ein Kapillarspalt 30 gebildet, durch den das Gießharz nach oben gesaugt wird und so den Gehäusespalt abdichtet. Außerdem sind an der Sockelaußenseite weitere Kapillarkanäle 31 vorgesehen, die das Gießharz zu Durchstecköffnungen 32 für Spulenanschlußstifte 33 oder zu sonstigen Sockelöffnungen führen. Auf diese Weise ist es möglich, bereits durch das Einstecken des Magnetsystems und des Sockels das Relaisgehäuse vollständig abzudichten.

Claims (10)

1. Elektromagnetisches Relais, welches eine Spule (1, 2) mit einer Wicklung (2) und einem Kern (3), einen Anker (6) und ein von dem Anker betätigtes Kontaktsystem umfaßt, wobei die Spule (1, 2) in einer wannenförmigen Gehäusekappe (9) nächstliegend zum - oben liegenden - Kappenboden (9a) angeordnet und mit erstarrtem Gießharz befestigt ist, während sich der Anker (6) sowie das Kontaktsystem unterhalb der Spule (1, 2) in der Nähe der offenen Seite der Kappe (9) befinden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz (10) den Raum zwischen der Spule (2) und der Umfangswand der Kappe (9) ausfüllt und zumindest die Wicklung (2) vollständig umschließt.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais Anschlußelemente (8a) für Oberflächenmontage-Technik (SMT) aufweist.

3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais Anschlußstifte für Einpreßtechnik aufweist.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (6) und das Kontaktsystem auf einem Sockel (7) angeordnet sind, der zusammen mit der Kappe (9) ein geschlossenes Gehäuse bildet.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kappe und/oder in einem Sockel (17, 27) Kapillarkanäle (20) senkrecht zur Bodenseite vorgesehen sind, durch die das Gießharz in Gehäusespalte (21, 30, 32) geleitet wird.

6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein an einem Sockel (27) angeformter Rand in das die Spulenwicklung umhüllende Gießharz eintaucht und daß dieser Rand mit der gegenüberliegende Wand der Kappe (29) einen Kapillarspalt bildet.

7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Oberfläche eines Sockels (27) weitere Kapillarkanäle (31) eingeformt sind, die das Gießharz (10) zu weiteren Gehäuseöffnungen (32) führen.

8. Verfahren zur Herstellung eines Relais gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Fertigungsablauf die Kappe (9) mit ihrer Öffnung nach oben zugeführt und mit einer vorgegebenen Menge an flüssigem Gießharz (10) gefüllt wird, daß dann eine vormontierte, die Spule (1, 2) enthaltende Baugruppe mit der Spule nach unten in die Kappe (9) eingesetzt und auf den Kappenboden (9a) gedrückt wird, wobei das Gießharz die Spulenwicklung (2) vollständig umfließt und daß schließlich das Gießharz (10) ausgehärtet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vormontierte Baugruppe bereits das vollständige Relaissystem mit der Spule (1, 2), dem Anker (6) und der Kontaktanordnung umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem mit Festkontaktelementen bestückten Sockel (7) der Anker (6) mit beweglichen Kontaktfedern gelagert und justiert wird, daß der Sockel (7) mit der Spule (1, 2) verbunden wird und daß die so gebildete Baugruppe mit der Spule voran in die mit Gießharz (10) teilweise gefüllte Kappe (9) eingesetzt wird.