DE10144789B4

DE10144789B4 - Spulenwickelträger sowie Spule und Herstellverfahren für eine Spule mit einem Spulenwickelträger

Info

Publication number: DE10144789B4
Application number: DE10144789A
Authority: DE
Inventors: Dierk Schimmelpfennig
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: DE10144789A1

Abstract

Spulenwickelträger für eine elektrische Spule, der in Schnittansicht eine U-Form mit einer Basis und zwei daran angeordneten Schenkeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel einer Aufnahme in einer Aussparung eines Blechkerns angepasst ist, und dass die Basis dem Schenkel gegenüber verschwenkbar ist, und dass der andere, an der Basis angeordnete Schenkel der Basis gegenüber verschwenkbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spulenwickelträger für eine elektrische Spule mit U-Form im Querschnitt sowie eine elektrische Spule mit einem solchen Spulenwickelträger. Ferner betrifft die Erfindung ein Herstellverfahren für eine Spule mit diesem Spulenwickelträger.

Im Stand der Technik sind elektrische Spulen, beispielsweise Spulen von elektromechanischen Ventiltrieb-Aktuatoren bekannt. Dies sind gewickelte Spulen, die mittels Vakuumverguss, Druckgelierverfahren oder Verspritzen in einem Blechkern eingegossen werden. Industriell gewickelte elektrische Spulen weisen einen Kupferfüllfaktor von etwa 45% auf, wenn die Spule eine im wesentlichen rechteckige Form hat. Dies ist beispielhaft in den 1 und 2 dargestellt. Ein solcher Kupferfüllfaktor 1 bzw. 100% ergibt sich dadurch, dass entsprechende Abstände durch Isolationslacke auf dem Draht, Wickelträger und etwa Vergussmassen das tatsächlich zur Verfügung stehende Spulenfenster im Blechschnitt reduzieren. Insbesondere auf den im Blechkern befindlichen Längsseiten der elektrischen Spule (in 2 die durch das Blech verlaufenden Abschnitte) entsteht eine Ausbeulung der Drähte durch eine dort vorhandene verringerte Zugkraft auf den Draht, wodurch der Kupferfüllfaktor weiter sinkt. Bei etwa 50 mm langen Spulen können diese wickelbedingten Ausbeulungen etwa 0,5 mm betragen. Diese Ausbeulung nimmt mit zunehmender Länge der Spule zu. Im Stand der Technik ist es bekannt, beispielsweise durch Backlackedrähte und/oder durch zusätzliches Verpressen (= Kalibrieren) den Kupferfüllfaktor auf bis zu 60% zu erhöhen.

Herkömmliche elektrische Spulen sind jedoch mit dem Nachteil verbunden, dass hohe Kupferfüllfaktoren nur durch das beschriebene Kalibrieren der Spulenwickel zu erreichen sind, beispielsweise durch Backlack. Ferner können ungeschützte, außenliegende Drahtwindungen an den Stirnseiten der Spule bei der Montage der Spule im Blech beschädigt werden.

Aus der DE 199 54 986 A1 ist ein Spulenwickelträger für eine elektrische Spule mit U-Form im Querschnitt bekannt, bei dem die Enden der beiden Schenkel rechtwinklig verschwenkt und damit die Drähte nach dem Aufwickeln auf den Träger verpresst werden können. Ein nachträgliches Einbringen des Trägers in eine vorgegebene Aufnahme ist dabei aber nicht vorgesehen und damit auch nicht möglich.

Demgegenüber liegt die Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Spulenwickelträger, eine elektrische Spule sowie ein Herstellverfahren für eine elektrische Spule bereitzustellen, mit denen die genannten Nachteile beseitigt werden. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.

Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, den Spulenwickelträger mit einer verschwenkbaren Basis und einer demgegenüber verschwenkbaren zweiten Seitenwand zu versehen. Dies erlaubt das Wickeln der Spule in einem "geöffneten" Zustand des Spulenwickelträgers und die verschwenkbare Basis und Seitenwand des Spulenwickelträgers werden erst nach dem Wickelvorgang der Spule verschwenkt. Durch das Verschwenken drückt die verschwenkte Seitenwand die prozess- bzw. wickelbedingten Ausbeulungen der Spulen zurück in das im Blechkern vorhandene Spulenfenster.

Der erfindungsgemäße Spulenwickelträger stellt gleichzeitig einen Schutz der Spule beim Einfügen der Spule in den Blechkern dar.

Der Spulenwickelträger weist im Querschnitt eine U-Form auf, wobei der Spulendraht im Inneren des "U" liegt. Die drei Seitenwände des "U" sind zueinander verschwenkbar. Beispielsweise ist der linke Schenkel des U fest und liegt von der Wicklung aus betrachtet an der inneren Drahtlage an, während der rechte – von der Wicklung aus gesehen äußere – Schenkel und die Basis zueinander und zu dem festen Schenkel verschwenkbar sind.

Nach dem Verschwenken der verschwenkbaren Wand sowie der verschwenkbaren Basis und dem damit verbundenen Zurückdrücken der Ausbeulungen kann der Spulenwickelträger mitsamt der darauf befindlichen Wicklung in das Blech eingeführt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Seitenwand des erfindungsgemäßen Spulenwickelträgers perforiert. Dies ermöglicht eine verbesserte Anbindung des Spulenwickelträgers an den Draht beim Vergießen des Spulendrahtes.

Der erfindungsgemäße Spulenwickelträger wird vorzugsweise als einstückiges Bauteil in einem Spritzgießverfahren hergestellt. Zum Ausbilden der verschwenkbaren Seitenwände weist der Spulenwickelträger als Scharniere zwischen den Seitenwänden entsprechende Materialverdünnungen auf.

Eine elektrische Spule mit einem erfindungsgemäßen Spulenwickelträger weist in mindestens einem Blechschlitz eine verschwenkbare Seitenwand des Spulenwickelträgers auf. Vorzugsweise weist der Spulenwickelträger in beiden Blechschlitzen verschwenkbare Seitenwände auf, so dass entlang beider Längsseiten der Spule die wickelbedingten Ausbeulungen zurückgedrängt werden und eine optimale Ausnutzung des Spulenfensters erreicht wird.

Vorzugsweise ist die elektrische Spule eine Spule für einen elektromechanischen Ventiltrieb-Aktuator.

Das erfindungsgemäße Herstellverfahren für eine elektrische Spule mit einem erfindungsgemäßen Spulenwickelträger ist dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Wickeln der Spule auf dem Spulenwickelträger die Basis gegenüber dem ersten Schenkel und der zweite Schenkel gegenüber der Basis verschwenkt und dadurch wickelbedingte Ausbeulungen der Wicklung ausgeglichen werden.

In einem weiteren Schritt wird der erfindungsgemäße Spulenwickelträger mit der darauf gewickelten Wicklung in den Blechkern eingefügt.

Vorzugsweise erfolgt anschließend ein Schritt des Vergießens der Wicklungen auf dem Spulenwickelträger.

Die Erfindung wird unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

1a eine Schnittansicht einer elektrischen Spule mit einem herkömmlichen Spulenwickelträger;

1b eine Schnittansicht einer elektrischen Spule mit einem herkömmlichen Spulenwickelträger;

2 eine Draufsicht einer herkömmlichen elektrischen Spule;

3a eine räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Spulenwickelträgers

3b eine räumliche Darstellung eines Spulenwickelträgers gemäß dem Stand der Technik, und

4 ein Herstellverfahren für eine elektrische Spule unter Verwendung des erfindungsgemäßen Spulenwickelträgers von 3a.

1a und 1b zeigen Schnittansichten einer herkömmlichen elektrischen Spule 1, die sich auf einem Spulenwickelträger 2 befindet, der im Schnitt die Form eines liegenden „U" hat (1a). Dieser ist in den entsprechenden Aussparungen des Blechkerns 3 angeordnet. In 1b ist der Spulenwickelträger 2a lediglich an der Innenseite der Spule vorgesehen.
Die in 2 gezeigte Draufsicht der herkömmlichen elektrischen Spule zeigt deutlich die mit der herkömmlichen Spule auftretenden Ausbeulungen des Spulendrahtes 4 (gekennzeichnet durch die beiden Pfeile) im Blechkern 3. Diese entstehen durch eine verringerte Zugkraft an den Längsseiten der elektrischen Spule und tragen dazu bei, dass der Kupferfüllfaktor der herkömmlichen elektrischen Spule gering ist.
3a zeigt in einer räumlichen Darstellung den erfindungsgemäßen Spulenwickelträger gemäß einer ersten erfindungsgemäße Ausführungsform. Die in 3a dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spulenwickelträgers weist an den beiden Längsseiten der elektrischen Spule jeweils zwei verschwenkbare Seitenwände 5, 6 auf. Diese verschwenkbaren Seitenwände können entsprechend den in 3a dargestellten Pfeilen nach oben verschwenkt werden. Diese Verschwenkbewegung vor allem der Seitenwand 6 drückt die wickelbedingten Ausbeulungen des Spulendrahtes zurück in das Spulenfenster und erlaubt so eine optimale Ausnutzung des Spulenfensters und einen damit verbundenen entsprechend höheren Kupferfüllfaktor.
Bei der in 3b gezeigten Ausführungsform ist ein umlaufender Spulenwickelträger vorgesehen, der im wesentlichen die Form eines umlaufenden seitlich geöffneten U aufweist. An den beiden Längsseiten ist an dem unteren Schenkel des umlaufenden „⊂" eine verschwenkbare Seitenwand 6' vorgesehen, die nach oben verschwenkbar ist, um die seitliche Öffnung des „⊂" zu verschließen und die Wicklung in das Innere des „⊂" zu drücken. So werden auch wickelbedingte Ausbeulungen zurück in das Spulenfenster gedrückt. Dies verhindert Beschädigungen der Spule beim Einfügen in den Blechkern.
4 zeigt das Verschwenken der Seitenwände des Spulenwickelträgers gemäß 3a in einer Schnittdarstellung. An den beiden Längsseiten der Spule sind je zwei verschwenkbare Seitenwände 5, 6 vorgesehen. Besonders durch das Verschwenken der Seitenwand 6 werden die Ausbeulungen des Spulendrahtes zurück in das Spulenfenster gedrückt, so dass der Spulenwickelträger in seiner endgültigen U-Form problemlos in den Blechkern 3 eingeführt werden kann. Dies verhindert Beschädigungen der Spule beim Einfügen in den Blechkern.

Claims

Spulenwickelträger für eine elektrische Spule, der in Schnittansicht eine U-Form mit einer Basis und zwei daran angeordneten Schenkeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel einer Aufnahme in einer Aussparung eines Blechkerns angepasst ist, und dass die Basis dem Schenkel gegenüber verschwenkbar ist, und dass der andere, an der Basis angeordnete Schenkel der Basis gegenüber verschwenkbar ist.
Spulenwickelträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seitenwand perforiert ist.
Spulenwickelträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenwickelträger aus einem Spritzgussmaterial besteht.
Spulenwickelträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenwickelträger zum Verschwenken des Schenkels ein Scharnier in Form einer Materialverjüngung aufweist.
Elektrische Spule, gekennzeichnet durch einen Spulenwickelträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Elektrische Spule nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch den Einsatz bei einem elektromechanischen Ventiltrieb-Aktuator.
Herstellverfahren für eine elektrische Spule unter Verwendung eines Spulenwickelträgers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Wickeln der Spule die Basis des Spulenwickelträgers gegenüber dem ersten Schenkel und der zweite Schenkel gegenüber der Basis verschwenkt werden, um dadurch wickelbedingte Ausbeulungen der Wicklung auszugleichen.
Herstellverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenwickelträger mit der Wicklung anschließend in den Blechkern der Spule eingefügt wird.
Herstellverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen im Spulenwickelträger vergossen werden.