ES2337103T3 - Rele electromagnetico y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Relé electromagnético con un cuerpo de base (40), provisto de unas aberturas (41), un sistema de bobina (20), un sistema de contacto (10) y una caperuza de carcasa (50) que rodea el sistema de bobina y el sistema de contacto y conectada directamente con el cuerpo de base, estando empotrados los elementos de contacto (12) del sistema de contacto por lo menos en un soporte de contactos (18) sujeto en el cuerpo de base (40), y estando conducidos los elementos de contacto (12, 14, 24) del sistema de contacto y del sistema de bobina (20) a través de las aberturas (41) del cuerpo de base (40), no tocándolo, caracterizado porque los materiales del cuerpo de base (40), del o de los soportes de contacto (18) y de los soportes (22, 23) para los elementos de conexión (24) del sistema de bobina (20) están seleccionados de tal manera que permiten su conexión mediante soldadura con un rayo electromagnético muy energético que atraviesa el cuerpo de base (40).
Description
Relé electromagnético y procedimiento para su
fabricación.
Los relés electromagnéticos se montan
normalmente de tal manera que los contactos fijos, los contactos de
resorte y la bobina magnética son introducidos con sus elementos de
conexión a través de unas aberturas correspondientes o rendijas de
un cuerpo de base de plástico y son fijados a continuación mediante
adhesión y obturados. El cuerpo de base forma al mismo tiempo el
soporte de contactos. Tras el montaje de los restantes componentes
del relé, el ajuste y la comprobación del grupo constructivo se
dispone una caperuza de carcasa y se conecta con el cuerpo de base
en un proceso de adhesión adicional.
Los procesos de adhesión utilizados durante este
procedimiento de fabricación habitual, con los procesos de horno
necesarios en general con ello, conducen a variaciones no deseadas
de la posición de los componentes unos respecto a otros. Las
variaciones de este tipo tienen efecto sobre el comportamiento de
reacción y de desperdicio y la duración de vida eléctrica del relé
y tiene que ser corregidas en un proceso de ajuste complejo. De
todos modos, la última variación, la cual es causada por la adhesión
final de la caperuza, ya no se puede corregir.
Por el documento DE 102 54 259 A1 es conocido
conectar entre sí las piezas de una carcasa de plástico para un
aparato de conmutación eléctrico mediante soldadura láser.
El documento EP 0 361 392 A2 da a conocer un
relé electromagnético, en el cual la conexión de yugos y piezas de
polo del sistema magnético con el cuerpo de base del relé, de
contactos y bobina con espigas de conectado y del cuerpo de base y
la caperuza de carcasa tienen lugar mediante soldadura láser. De
todos modos, en la presente invención se trata de conexiones
soldadas entre piezas metálicas. Además, en este relé las espigas de
conexión están empotradas en el cuerpo de base mediante asientos de
vidrio.
Por el documento DE 24 54 967 A1 se conoce un
relé electromagnético en el cual los contactos fijos y de resorte
están empotrados en un soporte de contactos común y éste está
insertado en escotaduras en el cuerpo de bobina, con lo cual está
fijada la asignación mutua entre los contactos. Sin embargo, en la
presente memoria persisten también los problemas que resultan de
los procesos de adhesión para la obturación de los elementos de
conexión en el cuerpo de base de relé y para el cierre de la
caperuza de carcasa.
El documento DE 37 06 100 A1 da a conocer un
relé según el preámbulo de la reivindicación 1 y un procedimiento
según el preámbulo de la reivindicación 5. Allí un cuerpo que
soporta los elementos de conexión está conectado íntimamente con la
placa de base de relé.
Las exigencias normativas impuestas a los relés
electromagnéticos están descritas en normas de relés e industriales
europeas e internacionales así como en normas US. Hay que tener en
cuenta, en particular, la exigencia de que todos los soportes de
piezas conductoras, a los cuales en el presente caso pertenece el
soporte de contactos, estén realizados en un material el cual
presente la exigencia de inflamabilidad V-O exigida
en la norma UL 94.
Los materiales
PBT(polibutilenotereftalato) pueden cumplir esta exigencia.
Las propiedades del PBT importantes para relés electromagnéticos
son:
(a) una elevada estabilidad de forma frente al
calor,
(b) una elevada resistencia, rigidez y
dureza,
(c) una pequeña absorción de agua, gracias a
ello elevada precisión dimensional,
(d) unas buenas propiedades eléctricas,
(e) una buena resistencia frente a los productos
químicos,
(f) una buena mecanizabilidad,
(g) ninguna inclinación a grietas por
esfuerzo,
(h) un precio bajo.
La invención se plantea el problema general de
evitar, por lo menos parcialmente, inconvenientes como los que
aparecen en relés comparables según el estado de la técnica. Un
problema más particular puede verse en la creación de un relé
electromagnético con piezas de relé posicionadas entre sí con la
mayor precisión posible. Al mismo tiempo el relé debe poder
fabricarse con un material, el cual cumpla la norma mencionada.
La solución de este problema se alcanza con las
medidas de las reivindicaciones 1 ó 5. Dado que los elementos de
conexión atraviesan sin contacto los elementos de contacto del
sistema de contacto y de bobina, unas aberturas del cuerpo de base,
se evita el peligro de que el posicionamiento fijado durante el
empotrado de las piezas de contacto se vea influido por el cuerpo de
base.
Al mismo tiempo resulta, por un lado, una mayor
libertad en cuanto a la elección de material para las piezas que
empotran los elementos de conexión (soportes de contacto, cuerpos de
bobina) y, por el otro, para el cuerpo de base. En particular,
únicamente las piezas que empotran deben cumplir la norma mencionada
más arriba, no así el cuerpo de base. Esto abre de nuevo la
posibilidad de fijar y obturar finalmente el relé mediante soldadura
con un rayo electromagnético muy energético, en particular un rayo
láser, que atraviese el cuerpo de base.
Al mismo tiempo, se puede utilizar el material
PBT mencionado más arriba, adecuado en si bien para el relé
electromagnético, el cual cumple la propiedad V-O de
la norma UL 94, pero que no es transparente al láser, para soportes
de contacto, cuerpos de bobina, mientras que el cuerpo de base puede
estar realizado en otro material, mejor transparente al láser.
En el caso de una elección de este tipo de los
materiales de plástico para el cuerpo de base, los bloques de
plástico que contienen los elementos de conexión y la caperuza de
carcasa está garantizada una soldadura de rayo pasante sin
problemas en la cual el rayo láser atraviesa la pieza en cada caso
exterior, realizada en plástico transparente al láser, sin grandes
pérdidas y cede su energía sobre la pieza realizada en plástico que
absorbe el láser, situada debajo, de manera que a los puntos de
soldadura propiamente dichos se les suministra la energía
necesaria. Al mismo tiempo, tiene lugar en ablandamiento del
material que absorbe el láser únicamente en una zona muy pequeña,
de tal manera que el procedimiento protege mucho el material.
Las conexiones generadas mediante soldadura
láser son estancas, con gran resistencia y se pueden llevar a cabo
de manera precisa. Al mismo tiempo, se eliminan todas las impurezas
que se podían producir por los adhesivos utilizados hasta ahora y
sus desprendimientos de gas. Dado que además las conexiones del
sistema de contactos no son sujetas y obturadas directamente con
respecto al cuerpo de base de relé, sino que en primer lugar son
recubiertas por extrusión con plástico y el soporte de contacto
obtenido de esta manera es soldado, no sólo está garantizada una
orientación precisa de los contactos en el relé acabado sino que se
simplifica también la manipulación durante el montaje.
Un ajuste posterior debería ser innecesario,
cuando la soldadura láser tiene lugar con la utilización de un
calibre que orienta el o los soportes de contactos con los elementos
de conexión con respecto al cuerpo de base.
Preferentemente se recubre también por extrusión
con plástico el sistema de bobina en la zona de sus elementos de
contacto y se sujeta al cuerpo de base, junto con el soporte de
contactos que contiene los elementos de conexión de contacto, en el
mismo proceso de trabajo y en su caso con la utilización de un
calibre de orientación común.
Preferentemente se sujeta también estrechamente
la caperuza de carcasa mediante soldadura láser al cuerpo de base de
relé.
Para el aislamiento mutuo de los diferentes
grupos constructivos, existentes en el relé, la caperuza de carcasa
puede estar dotada con paredes de separación, las cuales asimismo
son conectadas mediante soldadura láser con el cuerpo de base. De
este modo, se convierten los tramos capilares o de aire entre las
piezas conductoras contiguas, según la norma de producto
correspondiente, un aislamiento fijo que cumple la rigidez
dieléctrica exigida. Por consiguiente se hace posible una mayor
miniaturización.
Si el cuerpo de base está realizado a partir de
una placa delgada, lo que es favorable con vistas a su transparencia
al láser, entonces se le puede conferir la suficiente resistencia,
mediante apoyo en las paredes de separación de la caperuza de
carcasa.
A continuación, se explica con mayor detalle, a
partir de los dibujos, un ejemplo de forma de realización de la
invención, en los que:
la figura 1 muestra una representación en
perspectiva, esquematizada, de un sistema de contacto
individual,
la figura 2 muestra varios sistemas de contacto
según la figura 1 y un sistema de bobina en una disposición como la
que existe en el interior de un relé acabado,
la figura 3 muestra la disposición según la
figura 2 en una vista frontal con un calibre de orientación,
la figura 4 muestra la disposición según la
figura 3 tras la inserción del calibre de orientación,
la figura 5 muestra la disposición según la
figura 4 con un cuerpo de base de relé en forma de placa dibujado
encima,
la figura 6 muestra una representación en
perspectiva de la disposición según la figura 5 tras la soldadura
con el cuerpo de base representado transparente y retirada de
calibre de orientación, y
la figura 7 muestra una representación en
perspectiva del relé acabado complementado con la caperuza de
carcasa.
El sistema de contacto mostrado en la figura 1
comprende un elemento de contacto fijo 11 con un elemento de
conexión 12 y un elemento de contacto de resorte 13 con un elemento
de conexión 14. En el elemento de contacto de resorte 13 está
fijado con unos remaches un resorte de contacto 15, que interacciona
con el elemento de contacto de resorte 11. Ambos elementos de
contacto 11, 13 están recubiertos por extrusión en sus piezas de
pie 16, 17 con un soporte de contacto 18, del cual sobresalen hacia
abajo los elementos de contacto 12, 14.
La disposición representada en la figura 2
comprende un sistema de bobina 20 con un cuerpo de bobina de
plástico que porta una bobina 21, el cual sobresale con sus dos
bridas finales 22, 23 de la bobina 21. En la brida final 23 están
empotrados dos elementos de conexión 24 de la bobina 21.
La disposición mostrada en la figura 2 comprende
además en total seis de los sistemas de contacto 10 mostrados en la
figura 1, de los cuales cinco están dispuestos en un lado y el sexto
lo está en el otro lado del sistema de bobina 20 y que discurren
paralelos entre sí.
En la figura 3 está representada la disposición,
mostrada en la figura 2, de sistema de bobina 20 y sistema de
contacto 10, en vista lateral por encima de un calibre de
orientación 30. El calibre de orientación 30 está estructurado
globalmente a modo de peine, determinando la anchura de las púas 31
las distancias, prescritas para el relé acabado, entre los sistemas
de contacto 10 entre sí y con respecto al sistema de bobina 20.
En la figura 4, están insertados los sistemas de
contacto 10 y el sistema de bobina 20 en el calibre de orientación
30.
La figura 5 muestra sobre esta disposición, un
cuerpo de base 40 formado como placa delgada. En el cuerpo de base
40 están previstas unas aberturas 41 para el paso de los elementos
de conexión 12, 14 de los sistemas de contacto 10 y de los
elementos de conexión 24 del sistema de bobina 20. La sección
mostrada en la figura 5 está situada en un plano, en el cual se
encuentran los elementos de conexión 12 de los sistemas de contacto
10 delanteros en la figura 2. Por ello, no se ven las aberturas
existentes en el cuerpo de base 40 para los restantes elementos de
contacto 14 de los sistemas de contacto 10 y para los elementos de
conexión 24 del sistema de bobina 20.
Además, en la figura 5 se muestran unas
depresiones 42, las cuales sirven para el alojamiento de en cada
caso pedazos de contacto 19 (comp. la figura 1) no utilizados o
cortados en cada caso. (Las elevaciones 43 que son visibles por
encima de las aberturas 41 en la figura 5 resultan del
desplazamiento de material por encima de las depresiones 42).
La figura 6 muestra la disposición según la
figura 5 en representación en perspectiva, estando apoyado en la
presente memoria el cuerpo de base 40, representado únicamente
mediante las líneas de su contorno, sobre la disposición de
sistemas de contacto 10 y sistema de bobina 20. Por claridad, no
está representado el calibre de orientación 30 en la figura 6.
Como se ha mostrado las aberturas 41 son mayores
en el cuerpo de base 40 que los elementos de conexión 12, 14 que
las atraviesan de los sistemas de contacto 10, y ello en la medida
en que, por regla general, no tiene lugar contacto alguno entre los
elementos de conexión 12, 14 y las paredes de las aberturas 41.
Además de las depresiones 42 ya mencionadas para
los pedazos de contacto 19 de los sistemas de contacto 10, el
cuerpo de base 40 presenta una escotadura 44 mayor para el
alojamiento de una pieza de la bobina 21 que sobresale por encima
del plano superior de las bridas finales 22, 23 del sistema de
bobina 20.
El proceso de soldadura entre el cuerpo de base
40, por un lado, y los soportes de contacto 18 de los sistemas de
contacto 10 formados como bloques de plástico y las bridas finales
de cuerpo de bobina 22, 23 del sistema de bobina 20 tiene lugar
mientras que todos los componentes se encuentran en el calibre de
orientación 30. La soldadura se lleva a cabo, de tal manera que
todos los elementos de conexión 12, 14 y 24 son rodeados en cada
caso por completo con una costura de soldadura y además se consigue
una conexión fija de los soportes de contacto 18 y de las bridas
finales 22, 23 del sistema de bobina 20.
Mientras que el cuerpo de base 40 está realizado
a partir de plástico transparente al láser, los soportes de
contacto 18 y el cuerpo de bobina están fabricados con sus bridas
finales 22, 23 con un PBT que absorbe el láser, que presenta la
propiedad V-0 exigida en la norma UL 94. En esta
combinación de material es posible una soldadura láser de radiación
pasante fiable que ablanda los soportes de contacto 18 únicamente en
una zona muy pequeña, y por ello relacionado con un calentamiento
reducido y manera que protege el material.
\newpage
En la figura 7, está introducida la disposición
(sin calibre de orientación 30) mostrada en la figura 6 en una
caperuza de carcasa 50, la cual presenta unas paredes de separación
51 que se extienden paralelas con respecto a sus paredes laterales.
Las paredes laterales de la caperuza de carcasa 50 y las paredes de
separación 51 son conectadas, asimismo mediante soldadura láser,
estrechamente con el cuerpo de base. Las paredes de separación 51
apoyan el cuerpo de base 40 en forma de placa en la zona situada
dentro del borde de la caperuza de carcasa 50. El cuerpo de base 40
puede ser relativamente delgado, lo que favorece su transparencia al
láser.
En la figura 7, están representadas en negro las
zonas de soldadura láser entre el cuerpo de base 40, por un lado, y
los sistemas de contacto 10, el sistema de bobina 20 y las paredes
laterales de la caperuza de carcasa 50 y las paredes de separación
51. La representación es únicamente esquemática. De hecho, se
extienden las zonas de soldadura no hasta los elementos de conexión
12, 14 y 24, dado que las aberturas 41 atravesadas por ellos son
mayores que sus secciones transversales. Dado que, por consiguiente,
los elementos de conexión 12, 14 y 24 no tienen ningún contacto con
el cuerpo de base 40, éste no forma parte del soporte de contactos y
no necesita cumplir la propiedad V-O de la norma UL
94.
- 10
- sistema de contacto
- 11
- elemento de contacto fijo
- 12, 14
- elementos de conexión
- 13
- elemento de contacto de resorte
- 15
- resorte de contacto
- 16, 17
- piezas de pie
- 18
- soporte de contacto
- 19
- pedazo de contacto
- 20
- sistema de bobina
- 21
- bobina
- 22, 23
- bridas finales
- 24
- elementos de conexión
- 30
- calibre de orientación
- 31
- púas
- 40
- cuerpo de base
- 41
- aberturas
- 42
- depresiones
- 43
- elevaciones
- 44
- escotadura
- 50
- caperuza de carcasa
- 51
- paredes de separación
Claims (10)
1. Relé electromagnético con un cuerpo de base
(40), provisto de unas aberturas (41), un sistema de bobina (20), un
sistema de contacto (10) y una caperuza de carcasa (50) que rodea el
sistema de bobina y el sistema de contacto y conectada directamente
con el cuerpo de base, estando empotrados los elementos de contacto
(12) del sistema de contacto por lo menos en un soporte de contactos
(18) sujeto en el cuerpo de base (40), y estando conducidos los
elementos de contacto (12, 14, 24) del sistema de contacto y del
sistema de bobina (20) a través de las aberturas (41) del cuerpo de
base (40), no tocándolo, caracterizado porque los materiales
del cuerpo de base (40), del o de los soportes de contacto (18) y de
los soportes (22, 23) para los elementos de conexión (24) del
sistema de bobina (20) están seleccionados de tal manera que
permiten su conexión mediante soldadura con un rayo electromagnético
muy energético que atraviesa el cuerpo de base (40).
2. Relé electromagnético según la reivindicación
1, en el que el cuerpo de base (40), así como el soporte de
contactos (18) y los soportes (22, 23) para los elementos de
conexión (24) del sistema de bobina (20) están realizados a partir
de diferentes materiales, en particular materiales con propiedades
ópticas diferentes.
3. Relé electromagnético según la reivindicación
1 ó 2, en el que el material del o de los soportes de contactos (18)
corresponde a las exigencias de inflamabilidad impuestas en la norma
americana UL 94 V-0.
4. Relé electromagnético según la reivindicación
1, en el que el cuerpo de base (40), el o los soportes de contacto
(18) y los soportes (22, 23) para los elementos de conexión (24) del
sistema de bobina (20) están realizados a partir de
polibutilenotereftalato (PBT) de composiciones diferentes.
5. Procedimiento para la fabricación de un relé
electromagnético, que presenta un cuerpo de base (40), provisto de
unas aberturas (41), un sistema de bobina (20), un sistema de
contacto (10) y una caperuza de carcasa (50) que rodea el sistema de
bobina y el sistema de contacto y conectada directamente con el
cuerpo de base, estando empotrados unos elementos de contacto (12,
14) del sistema de contacto (10) por lo menos en un soporte de
contactos (18), el cual es sujeto de tal manera en el cuerpo de base
(40), que los elementos de contacto atraviesan las aberturas (41)
del cuerpo de base, y estando conducidos los elementos de conexión
(12, 14, 24) del sistema de contacto (10) y del sistema de bobina
(20) a través de las aberturas (41) del cuerpo de base, no
tocándolo, caracterizado porque el o los soportes de
contactos (18) y el sistema de bobina son conectados, estrechamente
con el cuerpo de base (40), mediante soldadura con un rayo
electromagnético muy energético que atraviesa el cuerpo de base.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en
el que la soldadura tiene lugar mediante la utilización de un
calibre (30) que orienta el o los soportes de contacto (18) con
respecto al cuerpo de base (40).
7. Relé electromagnético según una de las
reivindicaciones 1 a 4 o procedimiento según la reivindicación 5 ó
6, en el que cada una de las aberturas (41) del cuerpo de base (40)
está completamente rodeada por una costura de soldadura anular.
8. Relé electromagnético según una de las
reivindicaciones 1 a 4 o procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 7, en el que el o los soportes de contactos
(18) y un bloque de plástico (23) que empotra los elementos de
conexión (24) del sistema de bobina (20) está realizado a partir de
polibutilenotereftalato (PBT), que es menos transparente para el
rayo electromagnético que el material del cuerpo de base (40).
9. Relé electromagnético según una de las
reivindicaciones 1 a 4 o procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 8, en el que la caperuza de carcasa (50) es
conectada, estrechamente con el cuerpo de base (40), mediante
soldadura con un rayo electromagnético muy energético que atraviesa
el cuerpo de base.
10. Relé electromagnético según una de las
reivindicaciones 1 a 4 o procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 9, en el que la caperuza de carcasa (50) está
provista de unas paredes de separación (51), las cuales están
conectadas estrechamente con el cuerpo de base (40) mediante
soldadura con un rayo electromagnético muy energético.
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