DE102008059565A1

DE102008059565A1 - Magnetspule, inbesondere für Elektromagnetventile

Info

Publication number: DE102008059565A1
Application number: DE102008059565A
Authority: DE
Inventors: Michael Kutzner
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Magnetspule, deren Jochkörper (1) zur Herstellung in einem Formpressverfahren im Wesentlichen ein ferritisches Pulver (2), vorzugsweise Carbonylpulver in definierter Korngröße aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetspule, insbesondere für Elektromagnetventile, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Betätigung von Elektromagnetventilen werden geeignete Magnetspulen benötigt, deren Jochkörper aus einem z. B. tiefgezogenen, gebogenen, gefrästen oder gedrehten (oder Kombination aus mehreren) Jochblechen bestehen. Teilweise werden Maßnahmen ergriffen um eine bessere thermische Anbindung der Drahtwicklung an den metallischen, wärmeabführenden Jochkörper zu schaffen, wozu in der Regel eine Kunststoffumspritzung Anwendung findet. Aus der DE 10 2007 018 966 A1 geht bereits eine Magnetspule der angegebenen, aufwendigen Bauart beispielhaft hervor.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Jochkörper für eine Magnetspule der gattungsbildenden Art mit möglichst einfachen, funktionsgerechten Mitteln optimal an den zu Verfügung stehenden Bauraum und die Bedürfnisse des Magnetkreises kostengünstig anzupassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Magnetspule der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele hervor.
Es zeigen:
1 eine Magnetspule und ein Formwerkzeug im Längsschnitt, mit dem erfindungsgemäßen Jochkörper, der in seiner Grundsubstanz aus einem ferritischen Pulver hergestellt ist,
2 den kreisrunden Querschnitt der Magnetspule in einer Draufsicht an der aus 1 ersichtlichen Schnittstelle A-A,
3 alternativ zu 2 die Magnetspule mit einem sechseckigen Profilquerschnitt innerhalb eines in Umfangsrichtung zur Magnetspule zugeführten Presswerkzeugs angeordnet,
4 eine weitere Darstellung zur Erläuterung der Zuführung des Press- und Formwerkzeuges aus vertikaler und horizontaler Richtung auf den im Längsschnitt gezeigten Spulenträger.
Die 1 bis 3 zeigen jeweils eine Magnetspule 3, die bevorzugt auf ein Elektromagnetventil aufgesetzt wird, bestehend aus einem Spulenträger 4, auf dem wenigstens ein Spulendraht 6, vorzugsweise in mehreren Lagen aufgewickelt ist, mit einer nicht näher ausgeführten elektrischen Kontaktierung des Spulendrahts 6, die bevorzugt am Spulenträger 4 hervorsteht, sowie mit einem Jochkörper 1, in dem der Spulenträger 4 mit dem Spulendraht 6 aufgenommen ist.
Die Erfindung wird darin gesehen, dass der Jochkörper 1 in seiner Grundsubstanz ein ferritisches Pulver 2, vorzugsweise Carbonylpulver in definierter Korngröße aufweist. Die Verwendung von ferritischem Pulver 2 hat den Vorteil, dass der Jochkörper 1 durch Pressen des Pulvers 2 mittels geeignetem Pressverfahren in nahezu jeder gewünschten Kontur herstellbar ist, sodass bauliche Gegebenheiten hinreichend berücksichtigt werden können. Durch eine geeignete Formpresse ist die Wandstärke des Jochkörpers 1 überdies zur Erzielung örtlich unterschiedlicher Wandstärken frei wählbar, was sowohl bezüglich der bereits erwähnten Platzverhältnisse als auch mit Blick auf eine möglichst optimale Auslegung des Magnetkreises sinnvoll ist. Durch die Möglichkeit zum Pressen des ferritischen Pulvers 2 in beliebiger Form lassen sich nämlich die magnetischen Eigenschaften des Jochkörpers 1 gezielt beeinflussen.
Wie aus den 1 bis 3 und im beschränkten Umfang auch aus 4 hervorgeht, sind innerhalb des formgepressten ferritischen Pulvers 2 funktionsrelevante Teile der Magnetspule 3, insbesondere der Spulenträger 4 und Teile zur elektrischen Kontaktierung des Spulendrahts 6 form- und/oder kraftschlüssig aufgenommen, die bis auf das mittig im Spulenträger 4 eingefügte Formwerkzeug 5 wesentliche Bestandteile der Magnetspule 3 bilden. Zur Formbeständigkeit des Jochkörpers 1 ist das ferritische Pulver 2 mit einem Bindemittel 7, vorzugsweise mit einem polyadditivem Harz verbunden, das entweder durch Tempern oder bereits während des Pressvorgangs des ferritischen Pulvers 2 in der gewünschten Form aushärtet.
Zur weiteren Erhöhung der Formbeständigkeit des Jochkörpers 1 ist bei Wunsch oder Bedarf wenigstens ein Zuschlagsstoff, vorzugsweise ein Faserstoff zwischen dem ferritischen Pulver 2 und dem Bindemittel 7 eingebettet. Jedoch ist funktionell für die Einhaltung der gewünschten elektrischen Kenngrößen der Magnetspule 3 entscheidend, dass die Verwendung von Faserstoff auf das festigkeitsrelevante notwendige Maß begrenzt bleibt.
Die Korngröße des verwendeten ferritischen Pulvers 2 richtet sich nach der gewünschten Übertragungsfrequenz der Magnetspule 3, sodass durch die Wahl der Korngröße des Pulvers 2 gezielt der Einsatzbereich der Magnetspule 3 beeinflusst wird, wobei auch Verluste des Magnetkerns durch die relativ freie Gestaltung des Jochkörpers 1 vermindert werden können.
Wie aus den 1 bis 4 hervorgeht, ist zwecks Ausbildung von Durchgangsöffnungen 8 im Jochkörper 1 ein im wesentlichen dornförmiges Formwerkzeug 5 eingefügt, das in den Spulenträger 4 eingeführt ist und beiderseits des Spulenträgers 4 einen Überstand aufweist, der zur Ausbildung des Jochkörpers 1 vom ferritischen Pulver 2 begrenzt ist. Ferner weist das Formwerkzeug 5 einen stiftförmigen Ausleger 11 auf, der im Jochkörper 1 den Durchgang zur elektrischen Kontaktierung der Magnetspule 3 herstellt.
Aus den 3 und 4 wird besonders deutlich, dass ein an die gewünschte Kontur des Jochkörpers 1 angepasstes mehrteiliges Presswerkzeug (Backen 9) vorgesehen ist, welches das ferritische Pulver 2 abhängig von den geforderten Eigenschaften de Jochkörpers 1 in einem oder mehreren Pressvorgängen verdichtet. Hierzu zeigt die 3 schemenhaft zwei aufeinander gerichtete Backen 9 des Presswerkzeugs, zwischen denen die gerade fertig gestellte Magnetspule 3 fixiert ist. Die Backen 9 weisen anstelle von halbschalenförmigen Ausnehmungen, wie sie zur Darstellung der in 2 abgebildeten Jochringkontur erforderlich sind, zur Ausbildung des Jochkörpers 1 in Form eines Sechskantprofils ein Innenmehrkantprofil auf, ähnlich einer wannenförmigen Ausnehmung.
Aus 4 geht besonders anschaulich die Zuführung der weiteren Backen 9 des Presswerkzeuges aus vertikaler Richtung und aus horizontaler Richtung die Zuführung des Formwerkzeugs 10 auf den im Längsschnitt gezeigten Spulenträger 4 hervor, der zur Ausbildung der Durchgangsöffnungen 8 im Jochkörper 1 von einem bolzenförmigen Formwerkzeug 5 durchdrungen ist. Der Spulenträger 4 ist vorteilhaft als dünnwandige Hülse ausgeführt, die von beiden Seiten zwischen dem Formwerkzeug 10 eingespannt ist. Von oben und unten werden in Richtung auf das zwischen dem Spulenträger 4 und dem Formwerkzeug 10 angeordnete Pulver 2 die Backen 9 des Presswerkzeugs zugeführt, um das mit dem Bindemittel 7 und ggf. auch mit Zuschlagstoff versehene Pulver 2 in die gewünschte Form zu verdichten und mit den Hülsenenden des Spulenträgers 4 zu verbinden. Nach dem Aushärten des Pulvers 2 werden die Backen des Formwerkzeugs 10 entfernt, sodass zwischen den aus dem Pulver 2 gebildeten beiden Endscheiben und der Hülse des Spulenträgers 4 der Spulendraht 6 aufgewickelt werden kann.
Das Ausführungsbeispiel nach 4 zeigt somit eine von mehreren zweckmäßigen Varianten zur Herstellung des Jochkörpers 1 in beliebiger Form.
Aus den 3 und 4 wird deutlich, dass die Zuführung der Backen 9 des Presswerkzeugs radial als auch axial in Richtung des Spulenträgers 4 erfolgt, sodass nach Wunsch oder Bedarf das Pulver 2 zum Erreichen der gewünschten Form aus axialer und/oder radialer Richtung verdichtet wird.
Wie aus den Ausführungsbeispielen nach 1 bis 3 hervorgeht, ist das Pulver 2 auf die aus dem Spulendraht 6 gebildete Wicklung direkt aufgepresst, wodurch vorteilhaft ein verbesserter Wärmeübergang vom Spulendraht 6 auf den Jochkörper 1 gewährleistet ist.
Ergänzend soll auf die Möglichkeit hingewiesen werden, dass durch die gewählte Herstellung des Jochkörpers 1 zu einem Preßling auf Basis des ferritischen Pulvers 2, bei entsprechend geringer Leitfähigkeit des Preßlings prinzipiell auch nicht isolierte, spannungsführende Teile, wie sie zur peripheren elektrischen Kontaktierung der Magnetspule 3 erforderlich sind, verwendet werden können. Schließlich verhindert die Herstellung des Jochkörpers 1 aus dem ferritischen Pulver 2 überdies eine etwaige Beeinträchtigung des Magnetfeldes durch Wirbelströme, die beim Anlegen von Wechselstrom oder wechselstromüberlagerten Gleichströmen in der Magnetspule 3 üblicherweise entstehen.
Zusammenfassend kann somit festgestellt werden, dass gegenüber den bisher gebräuchlichen Magnetspulen der hiermit vorgestellten Erfindungsgegenstand erhebliche Vorteile hinsichtlich der Konstruktion, Fertigung und effizienten Betriebsweise aufweist.

1: Jochkörper
2: Pulver
3: Magnetspule
4: Spulenträger
5: Platzhalter
6: Spulendraht
7: Bindemittel
8: Durchgangsöffnung
9: Backen
10: Formwerkzeug
11: Ausleger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102007018966 A1 [0002]

Claims

Magnetspule, insbesondere für Elektromagnetventile, bestehend aus einem Spulenträger, auf dem wenigstens ein Spulendraht, vorzugsweise in mehreren Lagen aufgewickelt ist, mit einer elektrischen Kontaktierung des Spulendrahts, die bevorzugt am Spulenträger hervorsteht, sowie mit einem Jochkörper, in dem der Spulenträger mit dem Spulendraht aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Jochkörper (1) ein ferritisches Pulver (2), vorzugsweise Carbonylpulver in definierter Korngröße aufweist.
Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Jochkörper (1) durch Pressen des ferritischne Pulvers (2) mittels geeignetem Pressverfahren in einer beliebig ausführbaren Kontur hergestellt ist.
Magnetspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Jochkörpers (1) durch eine geeignete Formpresse, vorzugsweise zur Erzielung örtlich unterschiedlicher Wandstärken, frei wählbar ist.
Magnetspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Jochkörper (1) durch Formpressen des ferritischen Pulvers (2) gezielt beeinflussbare magnetische Eigenschaften aufweist.
Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im formgepressten ferritischen Pulver (2) funktionsrelevante Einlegeteile der Magnetspule (3), insbesondere der Spulenträger (4) und Teile zur elektrischen Kontaktierung des Spulendrahts (6) form- und/oder kraftschlüssig gehalten sind.
Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Formbeständigkeit des Jochkörpers (1) das ferritische Pulver (2) mit einem Bindemittel (7), vorzugsweise mit einem polyadditivem Harz versehen ist.
Magnetspule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (7) entweder durch Tempern oder in Verbindung mit dem Pressvorgang des ferritischen Pulvers (2) ausgehärtet ist.
Magnetspule nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Formbeständigkeit des Jochkörpers (1) wenigstens ein Zuschlagsstoff, vorzugsweise ein Faserstoff zwischen dem ferritischen Pulver (2) und dem Bindemittel (7) eingebettet ist.
Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße des Pulvers (2) nach der gewünschten Übertragungsfrequenz der Magnetspule (3) ausgewählt ist.
Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Ausbildung von Durchgangsöffnungen (8) im Jochkörper (1) ein Formwerkzeug (5) als Platzhalter, vorzugsweise ein Dorn in den Spulenträger (4) eingefügt ist, der beiderseits des Spulenträgers (4) einen Überstand aufweist, der vom ferritischen Pulver (2) begrenzt ist.
Magnetspule nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein an die gewünschte Kontur des Jochkörpers (1) angepasstes Presswerkzeug vorgesehen ist, welches das ferritische Pulver (2) abhängig von der geforderten Genauigkeit der Jochkörperkontur in einem oder mehreren Pressvorgängen verdichtet.