DE102010023240B4

DE102010023240B4 - Anordnung eines NTC-Widerstandes in einem Elektromagneten

Info

Publication number: DE102010023240B4
Application number: DE102010023240A
Authority: DE
Inventors: Janusz Zurke
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2030-06-10
Also published as: US8482370B2; US20130076468A1; EP2580765A1; DE102010023240A1; WO2011154231A1

Abstract

Anordnung eines NTC-Widerstandes (34) in einem Elektromagneten (2) mit einer Elektromagnetspule (4) mit einer Hauptwicklung und einer Nebenwicklung, einem Spulenträger (6), auf den die Elektromagnetspule (4) gewickelt ist, zwei Kontaktanschlüssen (14, 16) zur Spannungsversorgung, einem NTC-Widerstand, Kontaktleitungen (22, 24, 26) zur Verschaltung der Kontaktanschlüsse (14, 16), der Hauptwicklung und der Nebenwicklung der Elektromagnetspule (4) und dem NTC-Widerstand (34), dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisch verformbares Befestigungsmittel eine Federkraft ausübt, über die der NTC-Widerstand (34) zwischen den Enden (32, 36) der zwei Kontaktleitungen (22, 24) geklemmt ist, so dass zumindest eines der Enden (36) der Kontaktleitungen (24) federkraftbelastet ist, wobei der Spulenträger (6) einen Vorsprung (38) aufweist, der als Befestigungsmittel dient und der das Ende (36) der zweiten Kontaktleitung (24) in Richtung zum Ende (32) der ersten Kontaktleitung (22) belastet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines NTC-Widerstandes in einem Elektromagneten mit einer Elektromagnetspule mit einer Hauptwicklung und einer Nebenwicklung, einem Spulenträger, auf den die Elektromagnetspule gewickelt ist, zwei Kontaktanschlüssen zur Spannungsversorgung, einem NTC-Widerstand und Kontaktleitungen zur Verschaltung der Kontaktanschlüsse, der Hauptwicklung und der Nebenwicklung der Elektromagnetspule und dem NTC-Widerstand.
Derartige Anordnungen von NTC-Widerständen an Elektromagneten sind bekannt. Sie dienen der Temperaturkompensation bei der Verwendung von Magnetspulen mit stark wechselnder thermischer Belastung. Die Elektromagnetspulen weisen üblicherweise eine Haupt- und eine Nebenwicklung auf, die gemeinsam auf den Spulenträger gewickelt werden, wobei der NTC-Widerstand parallel zur Nebenwicklung und diese Schaltung in Serie mit der Hauptwicklung geschaltet ist oder der NTC-Widerstand in Serie zur Nebenwicklung und diese Schaltung parallel zur Hauptwicklung geschaltet ist. Die Temperaturkompensation ist notwendig, da bei der Verwendung einer Magnetspule im Kraftfahrzeug Temperaturschwankungen zwischen etwa –30°C bis ca. 150°C herrschen. Dabei sinkt mit steigender Temperatur die Magnetkraft der Spule durch den temperaturabhängigen Widerstand des Spulendrahtes. Dies wird durch die Verwendung der NTC-Widerstände ausgeglichen, mittels derer erreicht wird, dass bei gleichem anliegenden pulsweitenmodulierten Signal an den Kontaktanschlüssen eine gleiche magnetische Kraft an der Spule erzeugt wird.
Die Verwendung solcher NTC-Widerstände ist beispielsweise aus der DE 42 05 563 A1 bekannt. Der NTC-Widerstand ist dabei in der Stromzuführung angeordnet, wobei parallel zu ihm eine Nebenspule geschaltet wird. Dies soll zusätzlich die Konstanz der Magnetkraft bei gleichen Ansteuersignalen verbessern. Wie der Widerstand befestigt wird, ist nicht Gegenstand der Anmeldung.
Die in derartigen Schaltungen verwendeten NTC-Widerstände werden als Standardteile mit angelöteten Kontaktdrähten hergestellt. Diese Kontaktdrähte werden üblicherweise zunächst gebogen und anschließend mit Kontakten der Spule verlötet. Das verwendete Lot enthält dabei entweder Blei oder weist eine fertigungsbedingt nicht ausreichende Schmelztemperatur auf.
Entsprechend bestehen bei den bekannten Ausführungen die Nachteile, dass eine ausreichende Festigkeit der Anbindung des NTC-Widerstandes an die Kontakte der Elektromagnetspule häufig nicht gegeben ist und umweltschädliche Materialien verwendet werde müssen. Sowohl die erforderliche Schwingfestigkeit als auch die Temperaturfestigkeit der bekannten Anbindungen ist häufig unzureichend.
Des Weiteren ist es aus der DE 198 48 823 A1 oder der DE 100 11 009 B4 bekannt, NTC-Widerstände in einem Kunststoffgehäuse über Federelemente festzuklemmen. Diese Bauteile werden dann wiederum über ihre aus dem Gehäuse hervorstehenden Kontaktfahnen an die weitere Schaltung angebunden. Entsprechend muss zunächst der NTC-Thermistor mit seinem Gehäuse und seinen Kontaktfahnen hergestellt und anschließend montiert werden, wodurch der Aufwand zur Anbringung relativ hoch ist.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Anordnung eines NTC-Widerstandes in einem Elektromagneten bereitzustellen, bei dem eine sichere Anbindung des NTC-Widerstandes an die Kontakte des Elektromagneten, welche auch bei erhöhter Schwingbelastung und thermischer Belastung gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst.
Dadurch, dass ein elastisch verformbares Befestigungsmittel eine Federkraft ausübt, über die der NTC-Widerstand zwischen den Enden der zwei Kontaktleitungen geklemmt ist, so dass zumindest eines der Enden der Kontaktleitungen federkraftbelastet ist, wobei der Spulenträger einen Vorsprung aufweist, der als Befestigungsmittel dient und der das Ende der zweiten Kontaktleitung in Richtung zum Ende der ersten Kontaktleitung belastet, kann auf zusätzliche Lötstellen verzichtet werden. Die Anbindung ist vollkommen unempfindlich gegen thermische Belastungen und weist durch die erhöhte Flexibilität des Anschlusses auch eine verbesserte Schwingfestigkeit auf. Beide Anschlüsse liegen gegen den Widerstand an, wobei die auf den Widerstand wirkende Kraft der Enden der beiden Kontaktleitungen in Richtung des Widerstandes wirkt, wodurch dieser festgeklemmt wird. Dies bewirkt durch Aufbringen einer Federkraft die Anbindung des Widerstandes an beide Kontaktleitungen ohne zusätzliche Befestigungsmittel. Da der Spulenträger einen Vorsprung aufweist, der als Befestigungsmittel dient und der das Ende der zweiten Kontaktleitung in Richtung zum Ende der ersten Kontaktleitung belastet, wird die Federkraft somit ohne zusätzliche Bauteile aufgebracht. Zusätzlich ergibt sich eine besonders einfache Herstellung und Montage des NTC-Widerstandes an der Spule.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist der Spulenträger einen sich axial erstreckenden inneren hohlzylindrischen Körper auf, von dem aus sich zwei im Wesentlichen ringförmige Platten, die die Elektromagnetspule axial begrenzen und der Vorsprung, der am axialen Ende des hohlzylindrischen Körpers angeordnet ist, radial erstrecken, wobei das Ende der zweiten Kontaktleitung am Vorsprung zwischen dem Vorsprung und der ersten ringförmigen Platte anliegt und das Ende der ersten Kontaktleitung an der ersten Platte zwischen dem Vorsprung und der ersten ringförmigen Platte angeordnet ist. Das Einklemmen des NTC-Widerstandes zwischen die beiden Kontaktleitungen erfolgt somit aufgrund der Federkraft des Vorsprungs. Auch bei dieser Ausführung ergibt sich eine besonders kostengünstige und einfache Herstellung und Montage.
In einer alternativen Ausführungsform dient ein Ende einer der Kontaktleitungen als Befestigungsmittel. Die Federkraft wird somit direkt durch die Kontaktleitungen aufgebracht, welche beim Einbringen des NTC-Widerstandes durch elastisches Verformen gespannt werden. Weitere Bauteile werden bei dieser Ausführung nicht benötigt.
In einer weiteren Alternative ist ein als Befestigungsmittel dienendes Federelement mit den Enden der Kontaktleitungen verschweißt. Dieses Federelement kann beispielsweise am Spulenträger verschraubt beziehungsweise eingespritzt werden. Da das Federelement im Gegensatz zum NTC-Widerstand thermisch unempfindlich ist kann eine Schweißung zur Kontaktierung durchgeführt werden.
Vorzugsweise sind die Kontaktleitungen und die Kontaktanschlüsse zur Spannungsversorgung Stanz- Biegeteile. Diese lassen sich besonders kostengünstig herstellen und montieren.
In einer weiterführenden Ausführung ist das Befestigungsmittel mit dem NTC-Widerstand mit Kunststoff umspritzt, so dass ein Bauteil entsteht, welches gegenüber äußeren Einflüssen gekapselt ist. Ein späteres Lösen wird somit zuverlässig verhindert. Ein derartiges Bauteil kann auch als fertige Baugruppe vormontiert und in den Elektromagneten eingebaut werden.
Es wird somit eine Anordnung eines NTC-Widerstandes in einem Elektromagneten geschaffen, welche neben einer thermisch und schwingungstechnisch erhöhten Belastbarkeit der Anordnung die sichere Anbindung des NTC-Widerstandes an die Kontaktleitungen auf besonders einfach herstellbare und montierbare Weise gewährleistet.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung eines NTC-Widerstandes in einem Elektromagneten ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung eines NTC-Widerstandes an einem Spulenträger.
2 zeigt eine Seitenansicht eines Elektromagneten mit der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß 1 in geschnittener Darstellung.
Die erfindungsgemäße Anordnung wird anhand eines Elektromagneten 2 beschrieben, wie er beispielsweise für ein Elektromagnetventil verwendet werden kann.
Der Elektromagnet 2 besteht aus einer Elektromagnetspule 4 mit einer Hauptwicklung und einer Nebenwicklung, die auf einen Spulenträger 6 gewickelt sind. Der Spulenträger 6 besteht aus einem hohlzylindrischen sich axial erstreckenden Körper 8, von dem aus sich in radialer Richtung nach außen ringförmige Platten 10, 12 erstrecken, die die Elektromagnetspule 4 axial begrenzen.
Der elektrische Anschluss der Elektromagnetspule 4 erfolgt über einen ersten Kontaktanschluss 14 und einen zweiten Kontaktanschluss 16, über die der Elektromagnet 2 mit Strom versorgt werden kann. Die Kontaktanschlüsse 14, 16 sind dabei jeweils die ersten Enden von Stanz-Biegeteilen, die in im Spulenträger 6 ausgebildeten entsprechend ausgeformten Ausnehmungen 18, 20 gehalten werden und als Kontaktleitungen 22, 24, 26 dienen. Hierzu sind im Bereich zwischen der Platte 10 und einem axialen Ende 28 des hohlzylindrischen Körpers 8 des Spulenträgers 6 verschiedene sich im Wesentlichen axial von der Platte 10 erstreckende Ausformungen 30 angeordnet, in denen die Ausnehmungen 18, 20 ausgebildet sind.
Die erste Kontaktleitung 22 verläuft vom Kontaktanschluss 14 durch die Ausnehmung 18 auf der Oberfläche der Platte 10 entlang etwa einen Viertelkreis um den hohlzylindrischen Körper 8. Hier befindet sich ein Ende 32 der ersten Kontaktleitung 22, auf dem erfindungsgemäß ein im Wesentlichen plättchenförmiger NTC-Widerstand 34 angeordnet ist, der an seinem entgegengesetzten axialen Ende auf einem Ende 36 der zweiten Kontaktleitung 24 aufliegt, über welche die Nebenwicklung parallel zum NTC-Widerstand 34 geschaltet wird. Dieses Ende 36 der zweiten Kontaktleitung 24 liegt an einem Vorsprung 38 an, der sich vom axialen Ende 28 des hohlzylindrischen Körpers 8 in radialer Richtung erstreckt. Dieser Vorsprung 38 wird durch das Einlegen der Kontaktleitungen 22, 24 beziehungsweise des NTC-Widerstandes 34 geringfügig elastisch verformt. Dies hat zur Folge, dass der Vorsprung eine Federkraft auf das Ende 36 der zweiten Kontaktleitung 24 und über diese auf den NTC-Widerstand 34 ausübt, die zu einer Klemmbefestigung des NTC-Widerstandes 34 zwischen den beiden Enden 32, 36 der Kontaktleitungen 22, 24 führt. Der Vorsprung 38 dient somit als Befestigungsmittel für den NTC-Widerstand 34. Die Kontaktleitung 26 dient zur Verbindung des Kontaktanschlusses 16 mit der Hauptwicklung der Elektromagnetspule 4, welche in Serie zur Parallelschaltung aus NTC-Widerstand 34 und Nebenwicklung geschaltet ist.
In 2 ist zusätzlich zum Spulenträger 6, der Elektromagnetspule 4 und dem NTC-Widerstand mit den Kontaktleitungen 22, 24, weitere Teile des elektromagnetischen Kreises bestehend aus Joch 40 und Rückschlussblech 42 dargestellt. Des Weiteren ist der Elektromagnet 2 von einem Gehäuse 44 umgeben, welches um den Elektromagneten 2 gespritzt wird.
Die dargestellte Anordnung benötigt keine Lötstellen zur Verbindung des NTC-Widerstandes mit den Kontaktleitungen zur Temperaturkompensation. Entsprechend unempfindlich ist diese Anordnung bezüglich thermischer Belastung oder auch mechanischer Schwingbelastung. Durch den Zusammenbau des Elektromagneten und das Umspritzen kann die Klemmkraft zusätzlich erhöht werden. Die beschriebene Anordnung ist einfach zu montieren und herzustellen.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. So lässt sich die Federkraft auch direkt durch die Kontaktleitungen erzeugen oder es können separate Federelemente zum Klemmen des NTC-Widerstandes genutzt werden, wobei jeweils auf Lötstellen verzichtet werden kann. Ergänzend können, falls gewünscht, die Enden der Leitungen mit dem NTC-Widerstand mit Kunststoff umspritzt werden. Ein solches Teil kann auch vormontiert werden.

Claims

Anordnung eines NTC-Widerstandes (34) in einem Elektromagneten (2) mit einer Elektromagnetspule (4) mit einer Hauptwicklung und einer Nebenwicklung, einem Spulenträger (6), auf den die Elektromagnetspule (4) gewickelt ist, zwei Kontaktanschlüssen (14, 16) zur Spannungsversorgung, einem NTC-Widerstand, Kontaktleitungen (22, 24, 26) zur Verschaltung der Kontaktanschlüsse (14, 16), der Hauptwicklung und der Nebenwicklung der Elektromagnetspule (4) und dem NTC-Widerstand (34), dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisch verformbares Befestigungsmittel eine Federkraft ausübt, über die der NTC-Widerstand (34) zwischen den Enden (32, 36) der zwei Kontaktleitungen (22, 24) geklemmt ist, so dass zumindest eines der Enden (36) der Kontaktleitungen (24) federkraftbelastet ist, wobei der Spulenträger (6) einen Vorsprung (38) aufweist, der als Befestigungsmittel dient und der das Ende (36) der zweiten Kontaktleitung (24) in Richtung zum Ende (32) der ersten Kontaktleitung (22) belastet.
Anordnung eines NTC-Widerstandes in einem Elektromagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (6) einen sich axial erstreckenden inneren hohlzylindrischen Körper (8) aufweist, von dem aus sich zwei im Wesentlichen ringförmige Platten (10, 12), die die Elektromagnetspule (4) axial begrenzen und der Vorsprung (38), der am axialen Ende (28) des hohlzylindrischen Körpers (8) angeordnet ist, radial erstrecken, wobei das Ende (36) der zweiten Kontaktleitung (24) am Vorsprung (38) zwischen dem Vorsprung (38) und der ersten ringförmigen Platte (10) anliegt und das Ende (32) der ersten Kontaktleitung (22) an der ersten Platte (10) zwischen dem Vorsprung (38) und der ersten ringförmigen Platte (10) angeordnet ist.
Anordnung eines NTC-Widerstandes in einem Elektromagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende (32, 36) einer der Kontaktleitungen (22, 24) als elastisch verformbares Befestigungsmittel dient.
Anordnung eines NTC-Widerstandes in einem Elektromagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein als elastisch verformbares Befestigungsmittel dienendes Federelement mit den Enden (32, 36) der Kontaktleitungen (22, 24) verschweißt ist.
Anordnung eines NTC-Widerstandes in einem Elektromagneten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktleitungen (22, 24, 26) und die Kontaktanschlüsse (14, 16) zur Spannungsversorgung Stanz- Biegeteile sind.
Anordnung eines NTC-Widerstandes in einem Elektromagneten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare Befestigungsmittel mit dem NTC-Widerstand (34) mit Kunststoff umspritzt ist.