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WO2003038844A1 - Massereduzierter magnetspulenträger - Google Patents

Massereduzierter magnetspulenträger Download PDF

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Publication number
WO2003038844A1
WO2003038844A1 PCT/DE2002/002580 DE0202580W WO03038844A1 WO 2003038844 A1 WO2003038844 A1 WO 2003038844A1 DE 0202580 W DE0202580 W DE 0202580W WO 03038844 A1 WO03038844 A1 WO 03038844A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coil
thin
magnet
walled
arrangement according
Prior art date
Application number
PCT/DE2002/002580
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Just
Nestor Rodriguez-Amaya
Uwe Schmidt
Ramon Junker
Thomas Christmann
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to US10/451,573 priority Critical patent/US6816050B2/en
Priority to HU0501187A priority patent/HUP0501187A2/hu
Priority to EP02760098A priority patent/EP1440453B1/de
Priority to JP2003541005A priority patent/JP2005507177A/ja
Priority to DE50212915T priority patent/DE50212915D1/de
Publication of WO2003038844A1 publication Critical patent/WO2003038844A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/04—Arrangements of electric connections to coils, e.g. leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F2007/062—Details of terminals or connectors for electromagnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers

Definitions

  • Magnetic coils can also be used in addition to piezo actuators for fuel injectors of fuel supply systems for ner internal combustion engines.
  • solenoid coils of solenoid valves one requirement is to improve the switching dynamics in order to achieve short switching times and to prevent excessive heating of the electromagnet by good heat dissipation behavior.
  • DE 197 15 234 AI relates to a direct injection fuel injection valve with magnetic control for storage injection systems.
  • the fuel injection valve includes a feed line in each valve housing that leads to a spring-loaded nozzle needle and can be blocked by a control piston with valve function, as well as a nozzle needle spring that is supported in a spring chamber and presses the nozzle needle onto its needle seats.
  • a control room is located on the back of the control piston under system pressure.
  • the control chamber can be connected to a relief line by means of a solenoid valve and, at the same time, the shut-off of the supply line leading to the nozzle needle can be lifted by a high-pressure valve arranged on the control piston for injection.
  • the fuel injection valve is also a throttled line 'connection as a bypass between the supply line and the relief line is provided, wherein the wiring includes a standing with the solenoid valve operatively connected leakage valve, can be interrupted by means of which during the injection of the line connection.
  • EP 0 657 642 A2 relates to a fuel injection device for internal combustion engines.
  • the fuel injection device for internal combustion engines comprises a high-pressure collecting space which can be filled by a high-pressure fuel pump and from which high-pressure lines lead to the individual injection valves.
  • Control valves for controlling the high-pressure injection at the injection valves and an additional pressure storage space between these control valves and the high-pressure collection space are used in the individual high-pressure lines.
  • the control valve is designed in such a way that it closes the connection to the pressure accumulator chamber during the injection breaks and a connection between the injection valves and a discharge valve. control room.
  • the control valve is designed as a 3/2-way valve, the piston-shaped valve member of which is actuated by an electrical actuating magnet acting on its one end face against a compression spring which is supported between the housing and a spring plate on the valve member.
  • the electrical control magnet is energized by a control unit.
  • DE 197 14 812 AI relates to a conventional solenoid.
  • the conventional magnet coil is formed by a winding wire which is wound on a winding support.
  • a solenoid comes, among other things. in solenoid valves for use in fuel pumps of Brerin engines to control the flow rate and flow rate. During operation, the magnetic valves are at least partially flowed around by high-pressure fuel. In order to avoid contact with the fuel, it is necessary to encapsulate the solenoid. In the case of common rail fuel injection systems or pump-nozzle units in particular, solenoid valves with extremely short switching times are required. The short switching times mean that the solenoid coil heats up during operation and therefore heat dissipation from the solenoid coil must be ensured, since its thermal load is undesirable during operation.
  • a carrier-free magnetic coil is known from the prior art, which comprises a winding which is received in a magnetic pot.
  • the winding is in particular formed from a baked enamel wire which is provided with a coating which brings the winding of the magnetic coil together.
  • the winding of the magnetic coil is arranged in a toroidal cup.
  • the spaces between the coil and the magnetic pot can be significantly reduced by fixing with a sealing compound. This can improve the dynamics and heat dissipation.
  • problems arise with regard to handling, correct positioning and the risk of electrical short circuits between the coil wire and the magnetic pot and cavities within the casting compound. Leakages can also occur due to undefined bearings of the coil wire at the outlet from the magnetic pot, so that this solution has disadvantages.
  • magnets can be used which have a very small defined space between the coil body and the magnetic pot, which enables extremely miniaturized execution of electromagnets.
  • the handling of very small magnet coils len with an average diameter of less than 5 to 6 mm the magnetic coil surrounded by the thin-walled coil body can be positioned very precisely within the magnetic pot.
  • the arrangement of the coil carrier in the magnetic pot forms a uniform gap for a potting compound to be introduced, so that it runs evenly in the gap and no undesirable cavities can form within the potting material, be it material accumulations or areas with impermissibly thin walls.
  • An uneven distribution of the potting compound in the annular gap between the electromagnet and the magnet pot has a very unfavorable influence on the heat dissipation and should therefore be avoided as far as possible.
  • tubular projections can be attached to it, which allow easier insertion of contact tabs.
  • the space provided by means of the thin-walled coil carrier can be used to pour in a hardening casting compound.
  • the solution proposed according to the invention allows a interaction of well-defined, evenly running gaps between the coil and the magnet pot, which favors the pouring / injection of a flowable mass and results in magnets which are optimized with regard to heat dissipation.
  • FIG. 1 shows a coil carrier open on the side opposite the contact bushings
  • FIG. 2 shows a coil former according to FIG. 1 with an integrally formed bottom area
  • Figure 3 shows a coil carrier with slotted insertion tubes for receiving the contact tabs
  • FIG. 4 shows a perspective, partially cut open representation of a magnetic pot with a thin-walled coil carrier embedded therein.
  • FIG. 1 shows the illustration of a coil carrier which is open on the side opposite the contour bushings.
  • the coil carrier 1 as shown in Figure 1 is preferably made of a high-performance thermoplastic or a thermosetting material with TQ ⁇ 120 ° C, where TQ denotes the glass transition temperature at which the transition to plasticization begins.
  • the thermoplastic material used be it a high-performance thermoplastic or mineral fillers are added to a thermosetting material to improve the thermal conductivity.
  • the thin-walled coil former 1 comprises a jacket 2 which ends in an open end 4.
  • the top of the jacket area of the thin-walled coil former 1 is delimited by an annular cover element 3.
  • Reference number 5 denotes the wall thickness of the jacket area of the thin-walled coil carrier 1, which is preferably formed in the range between 200 and 300 ⁇ m and is particularly preferably below this range.
  • two tubular contact guides 6 and 7 are formed at a distance from one another.
  • the tube-shaped account guides 6 and 7 extend parallel to the axis 9 of the thin-walled coil former 1 as shown in FIG. 1. Instead of the contact guide 6 or 7 shown in FIG.
  • the tubular guide elements have a first length 8.
  • the Roeb-renib 'RMIG include contact guide elements 6 and 7, respectively, which may be injection molded onto the annular surface of the annular lid section 3 of the thin-walled coil carrier 1, end faces 10 of the end faces 10 of the tubular contact guiding elements 6 or 7 extend axial slots 11 which run parallel to the axis 9 of the thin-walled coil former 1.
  • the slots 11 can extend over the entire first length 8 of the tubular contact guide elements 6 and 7; in addition, it is also possible to form the slots 11 in the lateral surfaces of the tubular contact filling elements 6 and 7 only over a partial area of their first length 8.
  • the inner diameter of the tubular contact guide elements 6 and 7 is designated by reference numeral 12 and is matched to the outer dimensions of contact tabs 32 not shown in FIG. 1 (cf. illustration in FIG. 3).
  • the inside diameter of the thin-walled bobbin is designated by reference number 13.
  • the inside diameter 13 of the thin-walled bobbin is also - although shown here in the area of the annular cover section 3 - decisive for the inside diameter in the area of the jacket section 2 of the thin-walled bobbin 1.
  • FIG. 2 shows a coil carrier as shown in FIG. 1, but with an additionally molded-on base part.
  • the further embodiment variant of the thin-walled coil carrier proposed according to the invention shown in FIG. 2 is identified by reference number 20.
  • the further embodiment variant according to the illustration in FIG. 2 differs from the first embodiment variant according to the illustration in FIG. 1 by a bottom region 21 formed in the lower region of the thin-walled coil carrier 20.
  • the distance of the ring-shaped cover section 3 in the axial direction from that on the underside of one Outer surface 23 formed on the base region 21 is designated by reference numeral 22.
  • the outer lateral surface section 23 of the thin-walled coil former 20 is designed with an inner diameter 13 as shown in FIG. 2.
  • two extending, corrugated contact-filling elements 6 and 7, formed in parallel to the axis 9 of the thin-walled coil carrier 20, are formed in an analogous manner to the first embodiment variant in FIG.
  • These also include a longitudinal slot 11 which runs parallel to the axis of the thin-walled coil carrier 20 and which can be formed over the entire first length 8 of the contact guide elements 6 or 7.
  • the longitudinal slot 11 in the lateral surfaces of the tubular contact guide elements 6 and 7 can also be designed such that it extends only over a portion of the first length 8 of the tubular contact guide elements 6 and 7, respectively.
  • FIG. 3 shows a thin-walled coil carrier with slotted contact guide elements, in which a contact lug is received.
  • the roller-shaped contact guide elements 6 and 7 are configured in a length 31 different from the first length 8 or a further length in the axial direction parallel to the axis 9 of the thin-walled coil carrier 30.
  • Each of the tubular configuration of the contact filling elements 6 and 7 is essentially provided with a circular cross section, wherein a longitudinal slit 11 extending parallel to the axis 9 of the thin-walled coil carrier 30 can be formed in the boundary wall of the contact guide elements 6 and 7.
  • the first contact guide element 6 comprises a shoulder 33.
  • a contact lug 32 is embedded in the cavity of the first contact filling element 6, which is formed on the top of the annular cover section 3 of the thin-walled coil carrier 30.
  • the semicircularly configured section of the lateral surface of the first corrugated contact filling element 6 which extends above the shoulder 33 serves as a guide surface 34 for the contact lug 32 to be received.
  • the second contact guide element 7 formed on the upper side of the annular cover section 3 is formed in a second axial length 31, the end face 10 of which lies approximately at the level of the shoulder 33 of the first contact filling element 6.
  • the second contact guide element 7 is also provided on its lateral surface with a longitudinal slot 11, which runs downward from the end face 10 in the direction of the upper side of the annular cover section 3 of the thin-walled coil carrier 30, as shown in FIG. 3.
  • the inner diameter 12 of the contact guide elements 6 and 7 is adapted to the outer diameter of the contact tracks 32.
  • the inner diameter 13 of the thin-walled coil carrier 1, 20 or 30 is adapted to the installation geometry in a magnet pot 40.
  • Flow path / wall ratios 1 / S ⁇ 100 are established.
  • the flow length / wall ratio characterizes the relative length 1 in relation to the width s of an intermediate space. The larger this ratio, the more difficult it is to get in to insert such a thin and long space of a potting compound, be it plastic, be it another flowable and later curing material.
  • an installation space is provided for the insertion of the contact lugs 32, with which the coil wire of the magnet coil 41 to be received by the thin-walled coil carrier 1, 20, 30 is electrically connected.
  • the coil wire of the magnet coil which is not shown in the embodiment variants of the thin-walled coil carrier according to the illustration in FIGS. 1 and 3, can be provided with a baked enamel wire coating which, after winding the coil carrier 1, 20 or 30, is acted upon by a current surge to increase the stability of the Magnetic coil can be baked.
  • the thin-walled coil carrier 1, 20 or 30 with the magnet coil 41 accommodated thereon can be inserted into a magnet pot 40 and positioned precisely. In the case of coils as shown in FIG. 2, however, a baked enamel wire covering is not absolutely necessary.
  • FIG. 4 shows the illustration of a partially cut open magnetic pot with a thin-walled coil carrier accommodated therein.
  • the thin-walled coil carrier 1 which is shown in detail in FIG. 1, has a magnetic coil 41 partially embedded in a magnetic pot 40.
  • the lateral surface 2 or the ring section 3 of the thin-walled coil carrier 1 enclose the magnet coil 41 on its inside and in the upper region between the outside of the magnet coil 41, which can be stabilized by means of a baked enamel wire coating, and the inside of the magnet pot 40 is an intermediate space 42 educated.
  • Another space, designated by reference numeral 43 is formed between the inside of the inner circumferential surface of the thin-walled coil carrier 2 and the inner boundary wall of the annular groove for receiving the electromagnet 41 and the thin-walled coil carrier 1.
  • the first contact guide element 6 with a longitudinal section 11 can be seen, which forms a contact possibility for the contact lugs 32 identified by reference number 32.
  • the first contact guide element 6 or the second contact filling element, which is covered by this in FIG. 4, are electrically conductively connected to the magnet coil 41, which is only schematically indicated here.
  • a thin-walled coil carrier 1, 20 or 30, which is made of a temperature-resistant material, preferably plastic that can be processed by the injection molding process, very small spaces can be achieved between the magnet coil 41 and the inside of a magnet pot 40.
  • a space inside, reference numeral 43 can arise due to the tolerances in the dimensions of the outer diameter of an inner pole and the inner diameter 13 of the coil.
  • the aim is to insert the coil into the magnet pot 40 without great resistance, ie without touching the walls, since otherwise there is a risk of damage to the coil wires.
  • the space outside, reference numeral 42 is specified within the tolerances by the construction. It is possible to fill the space by pouring / overmolding, ie introducing a flowable material into this space.
  • thermoplastics or thermosets with the addition of a high proportion of mineral fillers and a material to be poured into a uniformly formed space 42 between the outside of the magnet coil 41 and the inside of the magnet pot 40, optimal heat dissipation can be achieved achieve by the outer surface of the magnetic pot 40, which significantly increases the stability of very small solenoids 41.
  • Coil carrier molded base area Axial distance cover-bottom outer surface

Landscapes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electromagnets (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetanordnung mit einer Magnetspule (41) , die von einem Magnettopf (40) umgeben ist und die Magnetspule (41) mit Kontaktfahnen (32) elektrisch leitend verbunden ist, wobei ein Zwischenraum zwischen der Aussenseite der Magnetspule (41) und der Innenseite des Magnettopfes (40) ausgebildet ist, in welchen ein fliessfähiges Material eingegossen wird. Die Magnetspule (41) ist von einem dünnwandigen Spulenträger (1, 20, 30) umgeben, an welchem röhrenförmige Kontaktführungselemente (6, 7) angeformt sind. Der dünnwandige Spulenträger (1, 20, 30) ist aus einem mit mineralischen Füllstoffen versetzten, temperaturbeständigen Kunststoffmaterial gefertigt.

Description

Massereduzierter Magnetspulenträger
Technisches Gebiet
Bei Kraftstoffinjektoren von Kraftstoffversorgungsanlagen für Nerbrennungskraftmaschinen können neben Piezoaktoren auch Magnetspulen eingesetzt werden. Bei Magnetspulen von Magnetventilen liegt eine Anforderung darin, die Schaltdynamik zu verbessern, um kurze Schaltzeiten zu erreichen und eine übermäßige Erwärmung des Elektromagneten durch gutes Wärmeableitungsverhalten zu vermeiden.
Stand der Technik
DE 197 15 234 AI bezieht sich auf ein direkteinspritzendes Kraftstoffeinspritzventil mit Magnetsteuerung für Speichereinspritzsysteme. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst eine in jedem Nentilgehäuse zu einer federbelasteten Düsennadel fuhrende und durch einen Steuerkolben mit Ventilfunktion absperrbare Zufulnieitung, ferner eine in einem Feder- räum sich abstützende und die Düsennadel auf ihre Νadelsitze drückende Düsennadelfeder. Auf der Rückseite des unter Systemdruck stehenden Steuerkolbens ist ein Steuerraum angeordnet. Durch ein Magnetventil ist der Steuerraum mit einer Entlastungsleitung verbindbar und gleichzeitig zur Einspritzung die Absperrung der zur Düsennadel führenden Zuführleitung durch ein am Steuerkolben angeordnetes Hochdruckventil aufhebbar. Im Kraft- stoffeinspritzventil ist ferner eine gedrosselte Leitungs'verbindung als Bypass zwischen der Zuführleitung und der Entlastungsleitung vorgesehen, wobei die Leitungsverbindung ein mit dem Magnetventil in Wirkverbindung stehendes Leckageventil enthält, durch welches während der Einspritzung die Leitungsverbindung unterbrochen werden kann.
EP 0 657 642 A2 hat eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Nerbrennungskraftmaschinen zum Gegenstand. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennl raftmaschinen umfasst einen von einer Kraftstoffhochdruckpumpe befüllbaren Hochd cksammelraum, von dem Hochdrucl leitungen zu den einzelnen Einspritzventilen abführen. Dabei sind in den einzelnen Hochdruckleitungen Steuerventile zur Steuerung der Hochdruckeinspritzung an den Einspritzventilen sowie ein zusätzlicher Druckspeicherraum zwischen diesen Steuerventilen und dem Hochdrucksammeiraum eingesetzt. Um zu vermeiden, dass der hohe Systemdruck ständig an den Einspritzventilen anliegt, ist das Steuerventil derart ausgeführt, dass es während der Einspritzpausen am Einspritzventile dessen Verbindung zum Druckspei- cherraum verschließt und eine Verbindung zwischen Einspritzventile .und einem Entla- stungsraum aufsteuert. Das Steuerventil ist als 3/2-Wegeventil ausgeführt, dessen kolbenförmiges Ventilglied von einem auf seine eine Stirnseite entgegen einer sich zwischen Gehäuse und einem Federteller am Ventilglied abstützenden Druckfeder wirkenden elektrischen Stellmagneten betätigt wird. Der elektrische Stellmagnet wird von einem Steuergerät bestromt.
DE 197 14 812 AI bezieht sich auf eine herkömmliche Magnetspule. Die herkömmliche Magnetspule wird von einem Wicklungsdraht gebildet, der auf einem Wicklungsträger aufgewickelt ist. Eine derartige Magnetspule kommt u.a. in Magnetventilen zum Einsatz, die in Kraftstoffpumpen von Brerinkraftmaschinen zur Steuerung der Fördermenge und des Förderverlaufs verwendet werden. Im Betrieb werden die Magentventile zumindest teilweise von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff umströmt. Um einen Kontakt mit dem Kraftstoff zu vermeiden, ist es erforderlich, die Magnetspule zu kapseln. Insbesondere bei Common Rail-Ki-aftstoffeinspritzanlagen oder Pumpe-Düse-Einheiten werden Magnetven- tile mit extrem kurzen Schaltzeiten benötigt. Die kurzen Schaltzeiten führen dazu, dass sich die Magnetspule im Betrieb erwärmt und daher für eine Wärmeableitung an der Magnetspule Sorge zu tragen ist, da deren thermische Belastung im Betrieb unerwünscht ist.
Aus dem Stand der Technik ist eine trägerlose Magnetspule bekannt, welche eine Wick- lung umfasst, die in einem Magnettopf aufgenommen ist Die Wicklung wird insbesondere aus einem Backlackdraht gebildet, der mit einer Bescl ichtung versehen ist, die einen Zusammenhalt der Wicklung der Magnetspule bewirkt. Die Wicklung der Magnetspule ist in einem torusförmigen Becher angeordnet. Durch Fixierung mit einer Vergussmasse können die Zwischenräume zwischen Spule und Magnettopf signifikant verringert werden. Da- durch lässt sich eine Verbesserung der Dynamik und der Wärmeableitung erzielen. Andererseits entstehen Probleme in Bezug auf die Handhabung, einer korrekten Positionierung sowie die Gefahr der Bildung elektrischer Kurzschlüsse zwischen Spulendraht und Magnettopf und Hohlräumen innerhalb der Vergussmasse. Es können ferner Undichtheiten durch Undefinierte Lager des Spulendrahtes am Austritt aus dem Magnettopf auftreten, so dass diese Lösung mit Nachteilen behaftet ist.
Darstellung der Erfindung
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind vor allem darin zu erblicken, dass bei Einsatz eines extrem dünnwandigen Spulenträgers Magnete eingesetzt werden können, die einen sehr kleinen definierten Zwischenraum zwischen Spulenkörper und Magnettopf aufweisen, wodurch eine extrem miniaturisierte Ausfuhixing von Elektromagneten möglich wird. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann die Handhabung sehr kleiner Magnetspu- len mit einem mittleren Durchmesser kleiner als 5 bis 6 mm erleichtert werden, zudem lässt sich die vom dünnwandigen Spulenkörper umgebene Magnetspule sehr exakt innerhalb des Magnettopfes positionieren. Durch die Anordnung des Spulenträgers im Magnettopf bildet sich ein gleichmäßiger Spalt für eine einzubringende Vergussmasse aus , so dass diese gleichmäßig im Spalt verläuft und sich keine unerwünschten Hohlräume innerhalb des Vergussmaterials ausbilden können, seien es Materialanhäufungen oder Bereiche mit unzulässig dünner Wandstärke. Eine ungleichmäßig Verteilung der Vergussmasse im Ringspalt zwischen Elektromagneten und Magnettopf beeinflusst die Wärmeableitung sehr ungünstig und ist deswegen tunlichst zu vermeiden.
Mit dem Einsatz dünnwandiger Spulenträger mit Wandstärken, die vorzugsweise unterhalb von 200 bis 300 μm liegen, wird das Auftreten von Kurzschlüssen zwischen Spulen und Magnettopf verhindert.
In einer Ausführungsvariante des vorgeschlagenen, dünnwandigen Spulenträgers können an diesem röhrenförmige Ansätze angebracht sein, die ein leichteres Einsetzen von Kontaktfahnen gestatten. Ferner lässt sich durch den mittels des dünnwandigen Spulenträgers vorgehaltenen Platz zum Eingießen einer aushärtenden Vergussmasse nutzen.
Der Einsatz eines dünnwandigen Spulenträgers beugt bei der Handhabung seiner Bauteile auftretender - auch geringfügiger - Beschädigungen der Bauteile während der Montage vor, die einen erheblichen Effekt auf die spätere Funktionsfähigkeit einer zusammengebauten Elektromagnetspule haben können.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung gestattet ein Zusammenspiel von wohldefi- nierten, gleichmäßig verlaufenden Zwischenräumen zwischen Spule und Magnettopf, wodurch das Vergießen/Einspritzen einer fließfähigen Masse begünstigt wird und hinsichtlich der Wärmeableitung optimierte Magneten zum Ergebnis hat.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter beschrieben:
Es zeigt:
Figur 1 ein an der den Kontaktdurchführungen gegenüberliegenden Seite offenen Spulenträger, Figur 2 einen Spulenträger gemäß Figur 1 mit einem angeformten Bodenbereich,
Figur 3 einen Spulenträger mit geschlitzten Einfuhrröhren zur Aufnahme der Kontaktfahnen und
Figur 4 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Darstellung eines Magnettopfes mit darin eingelassenem dünnwandigen Spulenträger.
Ausführungsvarianten
Figur 1 ist die Darstellung eines an der den Kontalctdurchführungen gegenüberliegenden Seite offen beschaffenen Spulenträgers zu entnehmen.
Der Spulenträger 1 gemäß der Darstellung in Figur 1 wird bevorzugt aus eine Hochleistungsthermoplasten bzw. einem duroplastischen Material mit TQ ≥ 120°C gefertigt, wobei TQ die Glasübergangstemperatur bezeichnet, bei der der Übergang zur Plastifizierung beginnt Dem verwendeten thermoplastischen Material, sei es ein Hochleistungsthermoplast oder ein duroplastisches Material sind zur Verbesserung des Wärmeleitverhaltens Mineralfüllstoffe beigemischt.
Der dünnwandige Spulenkörper 1 umfasst in seinem unteren Bereich einen Mantel 2, der in einem offenen Ende 4 ausläuft. Die Oberseite des Mantelbereichs des dünnwandigen Spu- lenträgers 1 wird durch ein ringförmiges Deckelelement 3 begrenzt. Mit Bezugszeichen 5 ist die Wandstärke des Mantelbereiches des dünnwandigen Spulenträgers 1 bezeichnet, welche vorzugsweise im Bereich zwischen 200 und 300 μm ausgebildet ist und besonders bevorzugt unterhalb dieses Bereiches liegt. Auf der dem offenen Ende 4 abgewandten Seite des ringförmigen Deckelabschnitts 3 des dünnwandigen Spulenträgers 1 sind voneinander beabstandet zwei röhrenförmige Kontalctführungen 6 bzw. 7 angeformt. Die röhrenförmig konfigurierten Kontoführungen 6 bzw. 7 erstrecken sich parallel zur Achse 9 des dünnwandigen Spulenträgers 1 gemäß der Darstellung in Figur 1. Anstelle der in Figur 1 dargestellten, sich parallel zur Achse 9 erstreckenden Kontaktführung 6 bzw. 7, kann deren Lage beliebig im Umkreis des Deckelabschnittes 3 liegen. In dieser Ausführungsvariante eines dünnwandigen Spulenträgers sind die röhrenförmig beschaffenen Kont tführungsele- mente in einer ersten Länge 8 ausgebildet. An ihrer Oberseite umfassen die röb-renib'rmig konfigurierten Kontaktführungselemente 6 bzw. 7, die an die Ringfläche des ringförmigen Deckelabschnitts 3 des dünnwandigen Spulenträgers 1 angespritzt sein können, Stirnseiten 10. Von den Stirnseiten 10 der röhrenförmig konfigurierten Kontaktführungselemente 6 bzw. 7 erstrecken sich axiale Schlitzungen 11, die parallel zur Achse 9 des dünnwandigen Spulenträgers 1 verlaufen. Die Schlitzungen 11 können sich sowohl über die gesamte erste Länge 8 der röhrenförmig ausgebildeten Kontaktfuhrungselemente 6 bzw. 7 erstrecken; daneben ist es auch möglich, die Schlitzungen 11 in den Mantelflächen der röhrenförmig konfigurierten Kontaktfülirungselemente 6 bzw. 7 nur über einen Teilbereich von deren erster Länge 8 auszubilden.
Der Innendurchmesser der röhrenförmigen Kontaktführungselemente 6 bzw. 7 ist mit Bezugszeichen 12 bezeichnet und auf die Außenabmessungen von in Figur 1 nicht darge- stellten Kontalctfahnen 32 (vgl. Darstellimg in Figur 3) abgestimmt. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der Innendurchmesser des dünnwandigen Spulenträgers mit Bezugszeichen 13 bezeichnet ist. Der Innendurchmesser 13 des dünnwandigen Spulenträgers ist auch - obwohl hier im Bereich des ringförmigen Deckelabschnitts 3 eingezeichnet - für den Innendurchmesser im Bereich des Mantelabschnitts 2 des dünnwandigen Spulenträgers 1 maßgebend.
Figur 2 zeigt einen Spulenträger gemäß der Darstellung in Figur 1, jedoch mit einem zusätzlich angeformten Bodenteil.
Die in Figur 2 angegebene weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen dünnwandigen Spulenträgers ist mit Bezugszeichen 20 gekennzeichnet. Die weitere Ausführungsvariante gemäß der Darstellung in Figur 2 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsvariante gemäß der Darstellung in Figur 1 durch einen im unteren Bereich des dünnwandigen Spulenträgers 20 angeformten Bodenbereich 21. Der Abstand des ringför- migen Deckelabschnitts 3 in axiale Richtung vom an der Unterseite einer Außenmantelflä- che 23 angeformten Bodenbereich 21 ist mit Bezugszeichen 22 bezeichnet.
Analog zur Darstellung in Figur 1 ist der Außenmantelflächenabschnitt 23 des dünnwandigen Spulenträgers 20 gemäß der Darstellung in Figur 2 in einem inneren Durchmesser 13 beschaffen.
An der Oberseite des ringförmig konfigurierten Deckelabschnitts 3 des dünnwandigen Spulenträgers 20 sind in analoger Weise zur ersten Ausführungsvariante in Figur 1 zwei sich parallel zur Achse 9 des dünnwandigen Spulenträgers 20 angeformte, erstreckende rölirenförmig ausgebildete Kontaktfülirungselemente 6 bzw. 7 ausgebildet. Diese umfassen ebenfalls eine parallel zur Achse des dünnwandigen Spulenträgers 20 verlaufende Längs- schlitzung 11, die über die gesamte erste Länge 8 der Kontaktführungselemente 6 bzw. 7 ausgebildet sein kann. Die Längsschlitzung 11 in den Mantelflächen der röhrenförmig ausgebildeten Kontaktfuhrungselemente 6 bzw. 7 kann aber auch derart ausgebildet sein, dass sie sich nur über einen Teilbereich der ersten Länge 8 der röhrenförmigen Kontaktfuhrungselemente 6 bzw. 7 erstreckt.
Figur 3 zeigt einen dünnwandigen Spulenträger mit geschlitzten Kontaktführungselemen- ten, in welchen eine Kontaktfahne aufgenommen ist.
Im Unterschied zur Darstellung der weiteren Ausführungsvariante gemäß Figur 2 sind die rölirenförmig konfigurierten Kontaktfuhrungselemente 6 bzw. 7 in einer zur ersten Länge 8 unterschiedlichen Länge 31 bzw. einer weiteren Länge in axiale Richtung parallel zur Ach- se 9 des dünnwandigen Spulenträgers 30 ausgebildet. Jedes der röhrenförmig konfigurierten Kontaktfülirungselemente 6 bzw. 7 ist im wesentlichen mit einem kreisförmigen Querschnitt versehen, wobei in der Begrenzungswandung der Kontalctführungselemente 6 bzw. 7 eine parallel zur Achse 9 des dünnwandigen Spulenträgers 30 sich erstreckende Längsschlitzung 1 1 ausgebildet sein kann. Das erste Kontaktführungselement 6 umfasst einen Absatz 33. In den Hohlraum des ersten Kontaktfülirungselementes 6, welches an der Oberseite des ringförmigen Deckelabschnitts 3 des dünnwandigen Spulenträgers 30 angeformt ist, ist in der Darstellung gemäß Figur 3 eine Kontaktfahne 32 eingelassen. Der sich oberhalb des Absatzes 33 erstreckende halbkreisförmig konfigurierte Abschnitt der Mantelfläche des ersten rölirenförmig konfigurierten Kontaktfülirungselementes 6 dient als Füh- rungsfläche 34 für die aufzunehmende Kontaktfahne 32.
Das an der Oberseite des ringförmigen Deckelabschnitts 3 ausgebildete zweite Kontaktführungselement 7 ist in einer zweiten axialen Länge 31 ausgebildet, wobei dessen Stirnseite 10 etwa in Höhe des Absatzes 33 des ersten Kontaktfülirungselementes 6 liegt. Auch das zweite Kontaktführungselement 7 ist an seiner Mantelfläche mit einer Längsschlitzung 11 versehen, die von der Stirnseite 10 abwärts in Richtung auf die Oberseite des ringförmigen Deckelabschnitts 3 des dünnwandigen Spulenträgers 30 gemäß der Darstellung in Figur 3 verläuft. Analog zu den in Figur 1 und 2 erläuterten Ausführungsvarianten des erfindungsgemäß vorgeschlagenen dünnwandigen Spulenträgers 1 bzw. 20 ist der Innendurchmesser 12 der Kontaktführungselemente 6 bzw. 7 an den Außendurchmesser der Kontaktbahnen 32 angepasst. Der Innendurchmesser 13 des dünnwandigen Spulenträgers 1, 20 bzw. 30 ist an die Einbaugeometrie in einen Magnettopf 40 angepasst.
Die Wandstärke 5 des bevorzugt aus einem temperaturbeständigen Kunststoffmaterial, wie etwa Hochleistungsthermoplasten bzw. Duroplasten, versetzt mit Mineralfüllstoffen gefertigten dünnwandigen Spulenträger 1, 20 bzw. 30 liegt im Bereich zwischen 200 bis 300 μm, vorzugsweise darunter. Es stellen sich Fließweg/ Wand- Verhältnisse 1/S < 100 ein. Mit dem Fließweg/Wand- Verhältnis ist die relative Länge 1 im Verhältnis zur Breite s eines Zwischenraumes charakterisiert. Je größer dieses Verhältnis ist, desto schwieriger ist es, in einen derart dünnen und sich lang erstreckenden Raum eine Vergussmasse einzubringen, sei es Kunststoff, sei es ein anderes fließfähiges und später aushärtendes Material. Bei großen Fließweg/Wand-Verhältnissen ist es erforderlich, von außen starken Druck aufzubringen, um eine vollständige Füllung des durch ein Fließweg/Wand-Verhältnis < 100 defi- nierten Zwischenraum zu erreichen.
Durch das Anformen der röhrenförmig konfigurierten Kontaktfuhrungselemente 6 bzw. 7 wird ein Einbauplatz für das Einführen der Kontalctfahnen 32, mit denen der Spulendraht der vom dünnwandigen Spulenträger 1, 20, 30 aufzunehmenden Magnetspule 41 elektrisch angeschlossen wird, vorgehalten. Der in den Ausführungsvarianten des dünnwandigen Spulenträgers gemäß der Darstellung in den Figuren 1 und 3 nicht dargestellte Spulendraht der Magnetspule kann mit einem Backlackdrahtüberzug versehen werden, welcher nach der Bewicklung des Spulenträgers 1, 20 bzw. 30 durch Beaufschlagung mit einem Stromstoss zur Erhöhung der Stabilität der Magnetspule gebacken werden kann. Nach Einbau einer solcherart präparierten Magnetspule in einen Magnettopf kann der dünnwandige Spulenträger 1, 20 bzw. 30 mit daran aufgenommener Magnetspule 41 in einen Magnettopf 40 eingelassen werden und präzise positioniert werden. Bei Spulen gemäß der Darstellung in Figur 2 hingegen ist eine Backlackdrahtüberziehung jedoch nicht unbedingt- erforderlich.
Figur 4 zeigt die Darstellung eines teilweise aufgeschnittenen Magnettopfes mit darin aufgenommenem dünnwandigen Spulenträger.
Der dünnwandige Spulenträger 1, der in Figur 1 en Detail dargestellt ist, ist gemäß der Darstellung in Figur 4 eine Magnetspule 41 teilweise umschließend in einen Magnettopf 40 eingelassen. Die Mantelfläche 2 bzw. der Ringabschnitt 3 des dünnwandigen Spulenträgers 1 umschließen die Magnetspule 41 an ihrer Innenseite sowie im oberen Bereich zwischen der Außenseite der Magnetspule 41, die mittels eines Backlackdraht-Überzuges stabilisiert werden kann, und der Innenseite des Magnettopfes 40 ist ein Zwischenraum 42 ausgebildet. Ein weiterer Zwischenraum, bezeichnet mit Bezugszeichen 43 ist zwischen der Innen- sehe der Innenmantelfläche des dünnwandigen Spulenträgers 2 und der inneren Begrenzungswandung der Ringnut zur Aufnahme des Elektromagneten 41 und des dünnwandigen Spulenträgers 1 ausgebildet. In der teilweise geschnittenen Darstellung gemäß Figur 4 ist das erste Kontaktführungselement 6 mit Längsschnitt 11 erkennbar, welches eine Kontak- tierungsmöglichkeit für die mit Bezugszeichen 32 gekennzeichneten Kontaktfahnen 32 bildet. Das erste Kontaktführungselement 6 bzw. das in Figur 4 durch dieses verdeckte zweite Kontalctfülirungselement stehen mit der hier nur schematisch angedeuteten Magnetspule 41 elektrisch leitend in Verbindung. Durch den Einsatz eines dünnwandigen Spulenträgers 1, 20 bzw. 30, der aus einem temperaturbeständigen Material, vorzugsweise im Wege des Spritzgießverfahrens verarbeitbaren Kunststoff gefertigt ist, lassen sich sehr kleine Zwischenräume zwischen der Magnetspule 41 und der Innenseite eines Magnettopfes 40 erzielen. Die sich bei Einsatz eines dünnwan- digen Spulenträgers 1, 20 bzw. 30 einstellenden Zwischemäume zwischen der Außenseite der Magnetspule 41 und der Innenseite des Magnettopfes 40 verlaufen gleichmäßig und gestatten ein gleichmäßiges Verfließen der in die Zwischenräume einzugießenden Vergussmasse. Ein Zwischenraum innen, Bezugszeichen 43, kann aufgrund der Toleranzen in den Abmessungen des Außendurchmessers eines Innenpols und des Innendurchmessers 13 der Spule entstehen. Es wird angestrebt, die Spule in den Magnettopf 40 ohne großen Widerstand einzuführen, d. h. ohne Berührung der Wände, da sonst Beschädigungsgefahr der Spulendrähte besteht. Der Zwischenraum außen, Bezugszeichen 42, wird innerhalb der Toleranzen durch die Konstruktion vorgegeben. Über das Vergießen/Umspritzen, d. h. das Einbringen eines fließfähigen Materials in diesen Zwischenraum, besteht die Möglichkeit den Zwischenraum auszufüllen.
Im Zusammenspiel eines hinsichtlich der Wärmeableitfähigkeit optimierten Werkstoffes, wie zum Beispiel Thermoplasten bzw. Duroplasten unter Beimischung eines hohen Anteils an Mineralfüllstoffen und einem in einem gleichmäßig ausgebildeten Zwischenraum 42 zwischen der Außenseite der Magnetspule 41 und der Innenseite des Magnettopfes 40 einzugießenden Werkstoffes lässt sich eine optimale Wärmeableitung durch die Mantelfläche des Magnettopfes 40 erzielen, was die Standfestigkeit sehr kleiner Magnetspulen 41 erheblich verlängert.
Bezugszeichenliste
Spulenträger
Mantel ringförmiger Deckelabschnitt offenes Ende
Wandstärke erstes Kontaktführungselement zweites Kontaktführungselement erste Länge Kontaktfülirungselement
Achse Spulenträger
Stirnseite Kontalctführungselement
Längsschlitzung
Innendurchmesser Kontalctführungselement
Innendurchmesser Spulentrager
Spulenträger angeformter Bodenbereich Axialabstand Deckel-Boden Außenmantelfläche
Spulenträger zweite Länge Kontaktführungselement eingeführte Kontaktfahne Absatz Halbkreiskontur Kontaktfahnenführungsfläche
Magnettopf Magnetspule Zwischenraum außen Zwischenraum innen

Claims

Patentansprüche
1. Magnetanordnung mit einer Magnetspule (41), die von einem Magnettopf 40 umgeben ist und die Magnetspule (41) mit Kontaktfahnen (32) elektrisch leitend verbunden ist, wobei ein Zwischenraum zwischen der Außenseite der Magnetspule und der Innenseite des Magnettopfes (40) ausgebildet ist, in welchen eine fließfähige Masse eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (41)von einem dünnwandigen Spulenträger (1, 20, 30) umgeben ist, an welchem röhrenförmige Kontaktführungselemente (6, 7) angeformt sind und welche aus einem mit mineralischen Füllstoffen ver- setzten temperaturbeständigen Kunststoffmaterial gefertigt ist.
2. Magnetanordnung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturbeständige Kunststoffmaterial ein Hochleistungsthermoplast mit TG ≥ 120°C ist.
3. Magnetanordnung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Kunststoffmaterial ein duroplastisches Material mit TG ≥ 120°C ist.
4. Magnetanordnung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (5) des dünnwandigen Spulenträgers (1, 20, 30) ύn Bereich zwischen 200 μm bis 300 μm liegt.
5. Magnetanordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke 5 des dünnwandigen Spulenträgers (1 , 20, 30) bevorzugt unterhalb von 200 μm liegt.
6. Magnetanordnung gemäß Anspmch 1, dadurch gekemizeichnet, dass der dünnwandige Spulenträger (1, 30) an dem den Kontaktfülirungselementen (6, 7) gegenüberliegenden Ende (4) offen ausgebildet ist.
7. Magnetanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dünnwandige Spulenträger (20) an dem den Kontaktführungselementen (6, 7) gegenüberliegenden
Ende ein angeformtes Bodenteil (21) umfasst.
8. Magnetanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktf hrungselemente (6, 7) an einem ringfönnigen Deckelabschnitt (3) des dünnwandigen Spulenträgers (1 , 20, 30) aufgenommen sind und sich parallel zur Achse (9) des dünnwandigen Spulenträgers (1, 20, 30) erstrecken.
9. Magnetanordnung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktf hrungselemente (6, 7) eine Längsschlitzung (11) aufweisen, die von ihrer oberen Stirnseite (10) bis zum ringförmigen Deckelabschnitt (3) des dünnwandigen Spulenträgers (1, 20, 30) verläuft.
10. Magnetanordnung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktführungselemente (6, 7) jeweils einen als halbkreisförmige Schale (34) ausgebildeten Führungsabschnitt (35) für die Kontalctfahnen (32) umfassen.
11. Magnetanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fließweg/Wand-Verhältnis des dünnwandigen Spulenträgers (1, 20, 30) < 100 beträgt.
12. Magnetanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulendraht der Magnetspule (41) mit einem Backlacküberzug versehen ist, mit welchem der Spu- lendraht der Magnetspule (41) zur Erhöhung der Stabilität der Spule verbackbar ist.
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