DE102018115218A1

DE102018115218A1 - Kontaktierung Spule mit Leiterplatte

Info

Publication number: DE102018115218A1
Application number: DE102018115218.3A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Heinzmann; Ralf Raupold; Martin Hoja
Original assignee: SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG
Current assignee: SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2020-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spulenkörper zumindest bestehend aus einem Grundkörper und einem Schaltungsträger, wobei der Schaltungsträger zumindest zwei Anschlusspins trägt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Spulensystem mit einem Spulenkörper und einer Wickelung sowie ein Herstellungsverfahren für ein Spulensystem.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spulenkörper zumindest bestehend aus einem Grundkörper mit einem Schnittstellenelement, wobei der Grundkörper einen Trägerbereich für eine Wickelung und eine erste Stirnplatte, die den Trägerbereich auf einer ersten Seite begrenzt, aufweist und das zumindest eine Schnittstellenelement zur Verbindung des Grundkörpers mit einem Schaltungsträger dient. Die Erfindung betrifft auch ein Spulensystem für einen Elektromagneten oder Linearsensor, umfassend einen Spulenkörper, eine Wickelung, die auf dem Trägerbereich des Spulenkörpers aufgewickelt ist und die Wickelung zumindest zwei Anschlussleitungen aufweist, die dazu vorgesehen sind, die Wickelung mit einer Stromquelle zu verbinden und einen Schaltungsträger, welcher eine Schaltung trägt, welche, zumindest unter Anderem, den Stromfluss durch die Wickelung regelt, wobei der Schaltungsträger zumindest zwei Anschlusspins aufweist. Die Erfindung betrifft schließlich ein Herstellungsverfahren für ein Spulensystem umfassend die Schritte a) Bereitstellung eines Grundkörpers eines Spulenkörpers, b) Verbindung des Grundkörpers mit einem Schaltungsträger, wobei der Schaltungsträger zumindest zwei Anschlusspins aufweist, c) Aufbringung einer Wickelung aus elektrisch leitfähigem Leitungsmaterial auf dem Trägerbereich des Spulenkörpers, wobei die fertige Wickelung zumindest zwei Anschlussleitungen aufweist und d) elektrische Verbindung der Anschlussleitungen mit den Anschlusspins.
Zur Herstellung von elektrischen Spulen werden oft Spulenkörper mit einer zylindrischen Form verwendet, auf die der Wicklungsdraht maschinell oder manuell aufgewickelt wird. Der Spulenkörper ist die mechanische Basis des Aufbaus der (entstehenden) Spule. Spulenkörper werden meist in Massenproduktion aus Kunststoff hergestellt, beispielsweise im Spritzgussverfahren. Für viele Anwendungen wird der Stromfluss durch die Spule durch eine elektronische Schaltung komplex gesteuert. Derartige Schaltungen sind meist auf Schaltungsträgern, wie Leiterplatten, aufgebaut. Für den Aufbau eines Gerätes mit einer Spule muss der Schaltungsträger elektrisch und mechanisch mit der Spule verbunden werden.
Im Stand der Technik werden zum Aufbau von Geräten mit einer Spule und einem Schaltungsträger Spulenkörper verwendet, in die einzelne Kontaktierungspins eingelassen, insbesondere eingespritzt sind. Beim Aufbau des Gerätes wird dann zunächst der Draht auf den Spulenkörper auf gewickelt und so die Spule gebildet. Die Enden des Wicklungsdrahtes, die Anschlussleitungen, werden mit den Kontaktierungspins verbunden. Anschließend wird der Schaltungsträger an dem Spulenkörper angebracht und wiederum eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktierungspins und dem Schaltungsträger hergestellt. Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass der Aufbau eines Gerätes viele Arbeitsschritte umfasst. Weiterhin sind Spritzgusswerkzeuge für Spulenkörper mit umspritzten Kontaktierungspins aufwendig und teuer.
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung eine Lösung vorzuschlagen, mit der der Aufbau elektrischer/elektronischer Geräte, die eine elektrische Spule umfassen, die mit einer Schaltung kontaktiert werden muss zu vereinfachen.
Diese Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Spulenkörper zumindest bestehend aus einem Grundkörper mit einem Schnittstellenelement, wobei der Grundkörper einen Trägerbereich für eine Wickelung und eine erste Stirnplatte, die den Trägerbereich auf einer ersten Seite begrenzt, aufweist und das zumindest eine Schnittstellenelement zur Verbindung des Grundkörpers mit einem Schaltungsträger dient, wobei der Schaltungsträger zumindest zwei Anschlusspins trägt, die dafür vorgesehen sind, die auf dem Schaltungsträger angeordnete elektrische oder elektronische Schaltung elektrisch mit der Wickelung zu verbinden. Ein erfindungsgemäße Spulenkörper weist zunächst einen Grundkörper auf, zu dem die im Folgenden beschriebenen Elemente gehören. Der Grundkörper weist einen Trägerbereich auf, auf den die Wicklung für eine Spule aufgebracht wird. Die Spule und die Wicklung selbst gehören ausdrücklich nicht zum Spulenkörper oder Grundkörper. Der Trägerbereich kann verschiedene Formen aufweisen. Üblicherweise ist der Trägerbereich zylindrisch aufgebaut und innen hohl, sodass im Inneren der Spule eine auf Magnetkraft reagierende Komponente, wie beispielsweise ein Anker, angeordnet werden kann. Begrenzt wird der Trägerbereich auf einer ersten Seite von einer ersten Stirnplatte. Diese Stirnplatte ist üblicherweise im rechten Winkel zur Mantelfläche des Trägerbereiches angeordnet und erleichtert das Aufwickeln des Drahtes der Wickelung. Durch die erste Stirnplatte wird der Raum für die Wickelung begrenzt, es wird gleichzeitig verhindert, dass einzelne Wickelungen seitlich vom Trägerbereich abrutschen und somit die Spule oder Wickelung ihre Form verliert. Auch die erste Stirnplatte ist ein Element des Grundkörpers. Weiterhin zum Grundkörper gehörend ist zumindest ein Schnittstellenelement. Diese Schnittstellenelement kann verschiedene Formen annehmen und an verschiedenen Orten des Grundkörpers angeordnet sein. Unter Schnittstellenelement sind alle möglichen Elemente zu verstehen, die geeignet sind mit dem Schaltungsträger verbunden zu sein und diesen zu tragen bzw. positionieren. Der Schaltungsträger ist ein Element des Spulenkörpers, gehört jedoch nicht zum Grundkörper. Das Schnittstellenelement ist dazu vorgesehen, mit dem Schaltungsträger verbunden zu werden. Diese Verbindung kann form-, kraft- oder stoffschlüssig erfolgen. Üblicherweise weist das Schnittstellenelement eine äußere Form auf, die in ein entsprechendes Gegenstück im Schaltungsträger passt, die Verbindung zwischen beiden Teilen wird formschlüssig hergestellt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Schaltungsträger zumindest zwei Anschlusspins trägt, die dafür vorgesehen sind, die auf dem Schaltungsträger angeordnete elektrische oder elektronische Schaltung elektrisch mit der Wickelung zu verbinden. Erfindungsgemäß sind diese Anschlusspins dazu vorgesehen, eine Schaltung auf dem Schaltungsträger mit der auf dem Spulenkörper aufzubringenden Wickelung direkt zu verbinden. Im Stand der Technik erfolgt die Verbindung dieser Wickelung zunächst mit Kontaktierungspins, die zum Grundkörper gehören. Im Stand der Technik werden diese Kontaktierungspins dann erst in einem zweiten Arbeitsschritt mit dem Schaltungsträger verbunden. Hier weist die Erfindung wesentliche Vorteile auf: es wird ein elektrischer Kontaktierungsschritt eingespart. Die elektrische Kontaktierung zwischen Wickelung und den Kontaktierungspins bzw. den Anschlusspins am Schaltungsträger erfolgt meist durch ein aufwändiges Lötverfahren. Durch einen erfindungsgemäße Spulenkörper wird ein solcher aufwendiger Verbindungsschritt eingespart. Weiterhin ist der erfindungsgemäße Grundkörper einfacher aufgebaut, da er keine Kontaktierungspins benötigt, die in oder am Grundkörper angeordnet werden müssen. Das Werkzeug zur Herstellung des Grundkörpers kann deshalb, aufgrund der fehlenden Anforderung Kontaktierungspins vorzusehen, deutlich einfacher aufgebaut werden. Dadurch wird dieses Werkzeug kostengünstiger und einfacher und stabiler in der Handhabung. Die Herstellung eines erfindungsgemä-ßen Grundkörpers, der keinerlei elektrisch leitfähige Kontakte aufweist, kann beispielsweise durch ein sehr einfach aufgebaute Spritzgusswerkzeug erfolgen. Da keine elektrisch leitfähigen Teile mehr benötigt werden, kann dieses Spritzgusswerkzeug mit sehr kurzen Taktzeiten gefahren werden, wodurch eine hohe Ausbringung in kurzer Zeit möglich ist. Auf dem Schaltungsträger, typischerweise einer Leiterplatte, muss die Schaltung aufgebaut und fixiert werden. Dies erfolgt üblicherweise auch in einem Lötprozess. Beim Aufbau der Schaltung können ohne Mehraufwand die Anschlusspins vorgesehen werden. Selbstverständlich können die Anschlusspins auch in einem anderen Anschlussverfahren als einem Lötverfahren am Schaltungsträger angeordnet werden. Denkbar wäre hier beispielsweise eine lötfreie Einpressverbindung. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Anschlusspins vorgesehen sein. In manchen Anwendungen oder Geräten werden Spulen mit zwei oder Mehrwicklungen benötigt. Für solche Geräte werden dementsprechend auch mehr Anschlusspins benötigt, da jede Spule üblicherweise zwei Anschlusspins, einen für die Zuleitung und einen für die Ableitung aus der Spule, benötigt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass das Schnittstellenelement auf der der ersten Stirnplatte gegenüber liegenden Seite des Trägerbereichs angeordnet ist und vom Trägerbereich weg weist. In dieser Ausführungsform ist das Schnittstellenelement so ausgerichtet, dass es von der ersten Stirnplatte und vom Trägerbereich weg weist. Das Schnittstellenelement kann dabei beispielsweise direkt am Trägerbereich anschließen bzw. eine Fortsetzung des Trägerbereiches darstellen. Eine besonders einfache Form eines solchen Schnittstellenelement des kann dadurch geschaffen werden, dass am von der ersten Stirnplatte wegweisenden Ende des Trägerbereiches ein Absatz vorgesehen ist, welcher das Schnittstellenelement bildet.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Schaltungsträger platten-, ring-, oder scheibenartig ausgebildet ist und der Schaltungsträger im Wesentlichen im rechten Winkel zur Mittelachse des Trägerbereichs orientiert ist. In dieser Ausführungsform weist der Schaltungsträger die Form einer typischen Leiterplatte auf. Eine solche Leiterplatte weist eine im Verhältnis zur Dicke große Länge und Breite auf. Eine solche plattenförmige Leiterplatte, oder auch ein sonstiger plattenförmig ausgeführter Schaltungsträger wird günstigerweise so zum Trägerbereich orientiert, dass die größte Fläche des Schaltungsträgers im rechten Winkel zur Mittelachse des Trägerbereich orientiert ist. Eine solche Ausführungsform hat Vorteile für das Aufbringen der Wicklung, wie später beschrieben ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine rechtwinklige Anordnung von Schaltungsträger und Trägerbereich beschränkt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Schaltungsträger den Trägerbereich begrenzt. In dieser Ausführungsform bildet der Schaltungsträger ähnlich der ersten Stirnplatte eine Begrenzung des Trägerbereichs. Eine solche Begrenzung stellt sicher, dass die Wickelung sicher und formstabil auf den Trägerbereich aufgebracht werden kann. In dieser Ausführungsform bildet die erste Stirnplatte eine erste Begrenzung, der Schaltungsträger die zweite Begrenzung des Trägerbereiches. Zwischen Schaltungsträger und erster Stirnplatte ist die Wickelung aufzubringen. Vorteilhaft an dieser Ausführung ist, dass Material beim Grundkörper eingespart wird, indem nur eine Stirnplatte als Begrenzung des Trägerbereich ist vorgesehen wird. Die zweite Begrenzung wird von dem sowieso benötigten Schaltungsträger gebildet.
Ergebnis ist ein sehr einfach aufgebauter, kostengünstiger Spulenkörper. Besonders gut funktioniert diese Ausführungsform in Kombination damit, dass der Schaltungsträger im rechten Winkel zur Mittelachse des Trägerbereiches orientiert ist.
Geschickter Weise ist vorgesehen, dass der Trägerbereich zylindrisch ausgebildet ist. Diese Ausführungsform ergibt eine besonders effiziente Form der darauf aufgebrachten Wickelung oder Spule. Selbstverständlich kann der Trägerbereich auch eine andere geometrische Form, beispielsweise die eines Quaders aufweisen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Stirnplatte scheibenförmig ausgeführt ist und die erste Stirnplatte im rechten Winkel zur Mittelachse des Trägerbereichs ausgerichtet ist. In dieser Ausführungsform ist die größte Fläche einer scheibenförmig ausgeführten ersten Stirnplatte rechtwinklig zur Mittelachse und auch zur Mantelfläche des Trägerbereiches ausgerichtet. Dadurch bildet die erste Stirnplatte eine optimale Begrenzung des Trägerbereiches und führt zu einer Wickelung die einen Hohlzylinder mit im rechten Winkel dazu verlaufenden Stirnflächen bildet.
Des Weiteren ist günstiger Weise vorgesehen, dass der Trägerbereich innen hohl ist. In dieser Ausführungsform kann im Inneren des Trägerbereiches ein oder mehrere andere Elemente angeordnet werden. Typischerweise wird an dieser Stelle ein Anker angeordnet der meist aus weichmagnetischen Material besteht. Ein solcher Anker kann zum einen dazu verwendet werden, durch das von der Wickelung erzeugte Magnetfeld bewegt zu werden. Zum anderen kann umgekehrt eine Bewegung in den Anker eingeleitet werden, welche dann eine Wirkung in der Wickelung oder Spule erzeugt, die wiederum als Sensorsignal dient.
Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass eine zweite Stirnplatte vorgesehen ist, die den Trägerbereich auf einer der ersten Stirnplatte entgegengesetzten zweiten Seite begrenzt. Diese Ausführungsform stellt eine Alternative zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform dar, bei der der Schaltungsträger die zweite Begrenzung des Trägerbereiches bildet. Durch das Vorsehen einer zweiten Stirnplatte werden die Begrenzungen des Trägerbereiches allein vom Grundkörper vorgegeben. Der Schaltungsträger kann somit unabhängig und auch in anderer Ausrichtung zum Grundkörper angeordnet werden.
Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass das Schnittstellenelement auf der zweiten Stirnplatte angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist das Schnittstellenelement an beliebiger Stelle auf der zweiten Stirnplatte angeordnet. Selbstverständlich können auch mehrere Schnittstellenelemente vorgesehen sein. Das Schnittstellenelement kann so ausgerichtet sein, dass es auf der dem Trägerbereich gegenüberliegenden Seite der zweiten Stirnplatte angeordnet ist und vom Trägerbereich weg weist. Diese Ausführungsform ist geeignet, wenn der Schaltungsträgerparallel zur zweiten Stirnplatte ausgerichtet sein soll.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass das Schnittstellenelement auf einem Ausleger angeordnet ist, wobei der Ausleger das Schnittstellenelement mit der zweiten Stirnplatte verbindet. In dieser Ausführungsform ist das Schnittstellenelement ebenfalls an der zweiten Stirnplatte angeordnet. Zwischen dem Schnittstellenelement und der zweiten Stirnplatte ist allerdings ein Ausleger vorgesehen, der sich zwischen zweiter Stirnplatte und Schnittstellenelement erstreckt. Dieser Ausleger trägt das Schnittstellenelement. Der Ausleger kann verschiedenste Formen und Ausrichtungen aufweisen und ermöglicht eine Anordnung des Scheidungsträgers in unterschiedlichen Winkeln zu Trägerbereich und zweiter Stirnplatte.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Ausleger parallel zum Trägerbereich ausgerichtet ist und das Schnittstellenelement im rechten Winkel zum Ausleger angeordnet ist. Diese Ausführungsform verläuft der Ausleger in Richtung des Trägerbereiches. Der Ausleger ist beispielsweise in Form eines länglichen Quaders ausgeführt, dessen Längendimension parallel zur längsten Dimension des Trägerbereiches verläuft. Gleichzeitig ist die Längendimension des Ausleger rechtwinklig zur größten Fläche der zweiten Stirnplatte angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an der zweiten Stirnplatte rechtwinklig zur Stirnplatte zwei Ausleger angeordnet sind, wobei auf jedem Ausleger zumindest ein Schnittstellenelement vorgesehen ist und dieses Schnittstellenelement rechtwinklig zum Ausleger angeordnet ist und der Schaltungsträger dadurch rechtwinklig zur ersten Stirnplatte und/oder zur zweiten Stirnplatte ausgerichtet ist. In dieser Ausführungsform sind zwei Ausleger vorgesehen, die wie zuvor beschrieben rechtwinklig zur zweiten Stirnplatte angebracht sind. Auf diesen Auslegern ist jeweils wiederum mindestens ein Schnittstellenelement im rechten Winkel zur längsten Dimension des Ausleger angeordnet. Ein Schaltungsträger mit entsprechenden Ausnehmungen kann auf die Schnittstellenelemente aufgebracht werden und liegt dann auf den Auslegern auf. Selbstverständlich können auch mehrere Schnittstellenelemente pro Ausleger vorgesehen werden.
Geschickter Weise ist vorgesehen, dass der Schaltungsträger parallel oder rechtwinklig zur Symmetrieachse des Trägerbereichs ausgerichtet ist. Der Schaltungsträger kann parallel zur Symmetrieachse des Trägerbereiches angeordnet sein. Dafür günstig ist die zuvor beschriebene Ausführungsform mit zwei rechtwinklig zur zweiten Stirnplatte angeordneten Auslegern. Alternativ kann der Schaltungsträger auch so angeordnet sein, dass seine größte Fläche rechtwinklig zur Symmetrieachse des Trägerbereiches angeordnet ist. Dies kann beispielsweise durch eine Anordnung des Schaltungsträgers auf der zweiten Stirnplatte, parallel zu dieser Stirnplatte erreicht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine zweite Stirnplatte vorgesehen ist, die die Wickelung auf einer der ersten Stirnplatte gegenüberliegenden zweiten Seite begrenzt und das Schnittstellenelement auf dem Trägerbereich angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist eine zweite Stirnplatte vorgesehen. Das Schnittstellenelement ist jedoch nicht auf dieser zweiten Stirnplatte angebracht, sondern auf dem Trägerbereich, insbesondere auf einer Stirnseite dieses Trägerbereichs.
Des Weiteren ist günstiger Weise vorgesehen, dass das Schnittstellenelement stiftförmig ausgeführt ist. In dieser Ausführungsform ist das Schnittstellenelement zylindrisch ausgeführt und weist auf der vom Grundkörper wegweisenden Seite eine Einführschräge auf. Auf ein so ausgeführte Schnittstellenelement kann der Schaltungsträger einfach aufgebracht werden. Selbstverständlich kann ein Stift für Schnittstellenelement auch einen eckigen Querschnitt aufweisen. Durch einen eckigen Querschnitt ist sichergestellt, dass sich der aufgesteckt Schaltungsträger nicht verdrehen kann.
Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass das Schnittstellenelement dafür vorgesehen ist, bei der Verbindung des Grundkörpers mit dem Schaltungsträger in eine Ausnehmung des Schaltungsträgers eingeführt zu werden. In dieser Ausführungsform wird ein Formschluss zwischen Schnittstellenelement und Schaltungsträger hergestellt. Dazu weist der Schaltungsträger eine der Form des Schnittstellenelementes entsprechende Ausnehmung auf, wodurch das Schnittstellenelement in diese Ausnehmung einführbar ist. Eine solche Lösung stellt eine einfache Möglichkeit der Verbindung zwischen Grundkörper und Schaltungsträger dar.
Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass das der Trägerbereich und die erste Stirnplatte einteilig ausgeführt sind oder jeweils durch ein eigenes Teil gebildet sind, wobei die beiden eigenen Teile miteinander fest verbindbar sind. Der Grundkörper kann entweder einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Manchmal ist es vorteilhaft, Trägerbereich und Stirnplatte als ein Teil herzustellen, insbesondere miteinander zu gießen oder zu spritzen. Alternativ können beide Teile auch zunächst separat hergestellt werden und dann im Laufe des Aufbaus miteinander fest verbunden werden. Eine mehrteilige Ausführung kann günstig sein, um während des Aufbaus noch Zugang aus axialer Richtung zum Trägerbereich zu haben, der dann erst später durch Aufbringen der Stirnplatte verhindert wird. Eine Verbindung zwischen einzelnen Teilen kann durch Steck-, Press-, Clips-, Klebe- oder Schweißverbindungen hergestellt werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass das der Trägerbereich und die zweite Stirnplatte einteilig ausgeführt sind oder jeweils durch ein eigenes Teil gebildet sind, wobei die beiden eigenen Teile miteinander fest verbindbar sind. Für diese Ausführungsform gilt das gleiche, was im vorhergehenden Absatz dargestellt wurde. Gerade bei der zweiten Stirnplatte kann es vorteilhaft sein, diese erst später mit dem Trägerbereich zu verbinden um vorher noch axialen Zugang zu diesem zu haben.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass das erste Stirnplatte, Trägerbereich und zweite Stirnplatte einteilig ausgeführt sind. Diese Ausführungsform ist der gesamte Grundkörper einteilig ausgeführt. Dadurch ist eine besonders kostengünstige Herstellung in Massenproduktionsverfahren, wie beispielsweise Kunststoffspritzguss möglich.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest zwei Schnittstellenelemente vorgesehen sind, welche auf der zweiten Stirnplatte angeordnet sind. Durch mehrere Schnittstellenelemente kann einfach sichergestellt werden, dass der Schaltungsträger statisch bestimmt und in einer klar definierten Position zum Grundkörper ausgerichtet wird und bleibt. Eine sehr einfache Lösung ist das vorsehen zweier zylindrisch ausgeführter Schnittstellenelemente, die in zwei zylindrisch ausgeführte Ausnehmungen oder Bohrungen im Schaltungsträger greifen.
Geschickter Weise ist vorgesehen, dass das Schnittstellenelement nicht rotationssymmetrisch ausgeführt ist und dazu vorgesehen ist, in eine ebenfalls nicht rotationssymmetrisch ausgeführte Ausnehmung im Schaltungsträger eingeführt zu werden. Diese Ausführungsform stellt eine Alternative zur zuvor beschriebenen Ausführungsform dar. Hier wird nur ein Schnittstellenelement vorgesehen, welches aber nicht rotationssymmetrisch ausgeführt ist. Dadurch ist eine statische Bestimmtheit von Schaltungsträger zu Grundkörper mit nur einem Schnittstellenelement möglich. Durch die nicht rotationssymmetrische Form wird eine Verdrehung des Schaltungsträgers zum Grundkörper formschlüssig unterbunden. Diese Ausführungsform ist besonders günstig, wenn wenig Platz zur Verfügung steht, beispielsweise wenn das Schnittstellenelement auf der schmalen Stirnseite des Trägerbereichs angeordnet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Befestigungsbereich zur Befestigung eines Schaltungsträgers am Spulenkörper, insbesondere am Grundkörper vorgesehen ist, insbesondere wobei der Befestigungsbereich ein Teil des Schnittstellenelementes ist. In dieser Ausführungsform sorgt ein Befestigungsbereich für sicheren Halt des Schaltungsträgers am Grundkörper. Dieser Befestigungsbereich kann entweder am Schnittstellenelement angeordnet sein oder als vom Schnittstellenelement unabhängiges Element ausgebildet sein. Der Befestigungsbereich kann eine Befestigung des Schaltungsträgers über verschiedene Prinzipien bereitstellen, beispielsweise über eine Pressverbindung, eine Klebeverbindung oder eine Clipsverbindung.
Des Weiteren ist günstiger Weise vorgesehen, dass am Befestigungsbereich ein oder mehrere Rastelemente angebracht sind, die dazu vorgesehen sind, nach Verbindung des Spulenkörpers mit einem Schaltungsträger diesen Schaltungsträger gegen eine Ablösung vom Spulenkörper zu sichern. In dieser Ausführungsform wird die Befestigung des Schaltungsträgers am Grundkörper durch Formschluss zwischen Rastelementen des Grundkörpers und dem Schaltungsträger hergestellt. Eine solche Ausführungsform ermöglicht eine sehr einfache Verbindung Zwischen den beiden Teilen, der Schaltungsträger wird einfach aufgesteckt und die Rastelemente verriegeln den Schaltungsträger dann automatisch auf dem Grundkörper.
Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass der Grundkörper aus einem Kunststoffmaterial besteht. Besonders günstig ist eine Ausführung des Grundkörpers aus einem Kunststoff. Kunststoff ist weder elektrisch noch magnetisch leitend, kostengünstig und einfach unformbar.
Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls gelöst durch ein Spulensystem für einen Elektromagneten oder Linearsensor, umfassend

- einen Spulenkörper nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen,
- zumindest eine Wickelung, die auf dem Trägerbereich des Spulenkörpers aufgewickelt ist und die Wickelung zumindest zwei Anschlussleitungen aufweist, die dazu vorgesehen sind, die Wickelung mit einer Stromquelle oder einer Messeinrichtung zu verbinden,
- einen Schaltungsträger, welcher eine Schaltung trägt, welche, zumindest unter Anderem, den Stromfluss durch die Wickelung regelt, wobei der Schaltungsträger zumindest zwei Anschlusspins aufweist,

Ein erfindungsgemäßes Spulensystem unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eines Spulenkörpers dadurch, dass auch die Wickelung und damit die Spule selbst zum Spulensystem gehört. Ein erfindungsgemäßes Spulensystem weist somit zunächst als Basis einen Spulenkörper nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf. Auf den Trägerbereich des Spulenkörpers ist weiterhin zumindest eine Wickelung aufgebracht, die eine Spule bildet. Eine solche Wickelung besteht aus einem Draht oder sonstigen länglichen Leiter, der maschinell oder manuell um den Trägerbereich gewickelt wird. Als Anschlussleitungen werden die Enden dieses Drahtes oder Leiters bezeichnet, eine Spule weist eine Anschlussleitung zur Einspeisung des Stroms und eine weitere Anschlussleitung zur Entnahme des Stroms aus der Spule auf. Zur Bestromung der Spule oder zum Abgreifen eines Signals, welches von einem in der Spule induzierten Strom erzeugt wird sind die Anschlussleitungen mit dem Schaltungsträger zu verbinden. Der Schaltungsträger des Spulensystems trägt zumindest eine Schaltung, welche den Stromfluss durch die Wickelung regelt oder eine Messeinrichtung zur Messung von in der Wickelung induzierten Spannungen und Strömen bereitstellt. Darüber hinaus kann der Schaltungsträger selbstverständlich weitere Schaltungen oder Schaltungskomponenten aufweisen, die andere, hier nicht beschriebene Funktionen bereitstellen. Der Schaltungsträger regelt somit unter anderem den Stromfluss durch die Spule, kann aber optional auch andere Aufgaben übernehmen. Der Schaltungsträger weist dabei zumindest zwei Anschlusspins auf, die am Schaltungsträger angebracht sind und elektrisch oder elektronisch mit der Schaltung verbunden sind. Erfindungsgemäß sind die Anschlussleitungen der Wickelung direkt mit den Anschlusspins des Scheidungsträgers verbunden. Es werden keine Verbindungselemente dazwischen, wie beispielsweise Kontaktierungspins im Grundkörper benötigt. Die direkte Verbindung der Wickelung mit dem Schaltungsträger spart somit gegenüber dem Stand der Technik zumindest einen aufwendigen Verbindungsschritt ein und vereinfacht somit die Herstellung eines Gerätes oder einer Komponente, welche eine Spule mit dazugehöriger Elektronik aufweist. Weiterhin wird die Zuverlässigkeit des Gerätes erhöht, da jede eingesparte Verbindungsstelle das Risiko einer Kontaktunterbrechung reduziert. Darüber hinaus können die Anschlusspins am Schaltungsträger sehr einfach über kostengünstige Standardkomponenten angebracht werden, wogegen das vorsehen von Kontaktierungspins im Grundkörper eine individuelle Lösung darstellt und kostenintensiv und aufwendig ist.
Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Verbindungen zwischen den Anschlussleitungen und den Anschlusspins Wickelverbindungen, Lötverbindungen, Schneid-Klemm-Verbindungen, Quetschverbindungen oder Schweißverbindungen sind. Zur Verbindung zwischen Anschlussleitungen und Anschlusspins kommen generell alle Verbindungsverfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung infrage. Verbreitet sind Lötverbindungen, da Löten für die Herstellung der allermeisten elektronischen Geräte sowieso benötigt wird. Für manche Anwendungen haben jedoch auch lötfreie Verbindungen, wie beispielsweise Wickel-, Schneid-Klemm-Verbindungen, Quetschverbindungen oder Schweißverbindungen Vorteile. Theoretisch sind auch mechanische Verbindungen, wie beispielsweise über eine Lüsterklemme denkbar.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass der Schaltungsträger kraftschlüssig auf dem Schnittstellenelement befestigt, insbesondere aufgepresst ist. Diese Verbindung stellt eine Alternative zu der zuvor zum Spulenkörper beschriebenen formschlüssigen Verbindung dar. Es sei hier bemerkt, dass Ausführungsformen des Spulenkörpers auch in Zusammenhang oder für das Spulensystem mitoffenbart sind. Vorteilhaft an einer kraftschlüssigen Verbindung ist, dass keine weiteren Befestigungselemente benötigt werden. Durch ein Schnittstellenelement, welches ein leichtes Übermaß zu eine Ausnehmung im Schaltungsträger aufweist, lässt sich einfach eine Presspassung herstellen, die ausreichend stabil ist, beide Teile dauerhaft miteinander zu verbinden. Eine solche Pressverbindung benötigt wenig Raum und ist kostengünstig herzustellen.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Wickelung eine Vielzahl von stromleitenden, jedoch nach außen isolierten Windungen aufweist. Die Bestellung bildet eine klassische Spule, welche aus einem sehr langen, kompakt angeordneten aufgerollten Leiter besteht und bei Stromfluss ein Magnetfeld erzeugt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Schaltungsträger einen zylindrischen Bereich aufweist, welcher in die entgegengesetzte Richtung wie der Trägerbereich weist und koaxial zu diesem ausgerichtet ist. In dieser Ausführungsform ist auf dem Schaltungsträger ein zylindrische Bereich vorgesehen, welcher verschiedene Funktionen übernehmen kann. Dieser zylindrische Bereich kann beim Aufbringen der Schaltung zusammen mit den Schaltungskomponenten mit dem Schaltungsträger verlötet werden.
Geschickter Weise ist vorgesehen, dass der Schaltungsträger auf der dem Trägerbereich abgewandten Seite einen Steckanschluss trägt. In dieser Ausführungsform ist auf dem Schaltungsträger ein Steckanschluss vorgesehen, der dazu dient Schaltung und Wickelung mit Energie zu versorgen und/oder eine Verbindung mit anderen Steuerungs- oder Regelungskomponenten zu ermöglichen. Dieser Steckanschluss kann beispielsweise, wie zuvor beschrieben, als zylindrischer Bereich ausgeführt sein, der koaxial zur Mittelachse des Trägerbereiches verläuft. Selbstverständlich kann ein Steckanschluss auch winkelig zum Schaltungsträger angeordnet werden. Darüber hinaus können Leitungen auch direkt, d.h. ohne Steckanschluss mit dem Schaltungsträger verbunden werden, beispielsweise in Form von Litzen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anschlusspins in ihrer Längserstreckung rechtwinklig zur Mantelfläche des Trägerbereichs ausgerichtet sind. In dieser Ausführungsform verlaufen die Anschlusspins senkrecht zur Mantelfläche des Trägerbereiches und somit auch senkrecht zur Mantelfläche der Wickelung. Die Anschlusspins verlaufen radial zum Trägerbereich und der Wickelung. Die Anschlusspins stehen dabei günstigerweise etwas über die Mantelfläche der Wickelung hinaus, um ein Eintauchen in einem Lötbad zu ermöglichen. Bei manchen Anwendungen ist es von Vorteil, wenn die Anschlusspins nicht über die übrigen Komponenten des Spulensystems hinaus stehen. Somit gehören zur Erfindung auch Ausführungsformen, in denen die Anschlusspins parallel oder in einem anderen Winkel zur Mantelfläche des Trägerbereiches ausgerichtet sind.
Des Weiteren ist günstiger Weise vorgesehen, dass der Schaltungsträger eine Leiterplatte umfasst und die Anschlusspins durch eine auf dieser Leiterplatte befestigte Stiftleiste gebildet werden. Unter Stiftleiste ist hier ein vorgefertigtes Produkt zu verstehen, welches mehrere Anschlusspins zueinander ausgerichtet in einem Isolierkörper aufweist. Derartige Produkte sind in sehr vielen verschiedenen Varianten und Qualitätsstufen kostengünstig erhältlich und können zusammen mit der übrigen Schaltung auf dem Schaltungsträger aufgebracht werden. Dadurch wird ein günstiger und einfacher Weg des vor Sehens der Anschlusspins bereitgestellt. Derartige Stiftleisten gibt es in gerader Ausführung oder in abgewinkelte Ausführung. Je nach gewünschter Ausrichtung der Anschlusspins zum Schaltungsträger und zur Wickelung kann hier auf ein geeignetes Fertigprodukt zurückgegriffen werden.
Für die beschriebenen Ausführungsformen von Spulenkörper und Spulensystem gibt es viele verschiedene Einsatzmöglichkeiten. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Spulenkörper und/oder Spulensystem für einen Elektromagneten oder für einen linear arbeitenden Weg- oder Positionssensor. Die Aufgabe der Erfindung wird neben der Verwendung auch durch einen Elektromagneten und/oder einen linear arbeitenden Weg- oder Positionssensor gelöst.
So wird die Aufgabe der Erfindung auch gelöst durch einen Elektromagnet mit einem Spulensystem nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, wobei die bestromte Wickelung auf einen Anker des Elektromagneten wirkt und diesen bewegt. Ein Elektromagnet stellt ein aktives Bauelement dar, welches ein erfindungsgemäße Spulensystem aufweist, welches wiederum auf einen Anker wirkt und diesen bewegt. Günstigerweise ist der Anker dabei in einer Aushöhlung im Grundkörper angeordnet und bewegt sich größtenteils innerhalb der Wickelung. Ein Elektromagnet ist durch das Spulensystem einfach und kostengünstig aufzubauen und stabil in der Funktion, da alle Komponenten durch das Spulensystem sicher in Position zueinander gehalten werden und die elektrische Kontaktierung nicht anfällig für Störungen ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch einen Linearsensor mit einem Spulensystem nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsformen wobei ein weichmagnetischer Kern vorgesehen ist, der in einer Ausnehmung des Trägerbereichs parallel zur Längsachse der Wickelung beweglich angeordnet ist und durch seine Bewegung die Induktivität der Wickelung verändert. Ein solcher linear arbeitender Weg- oder Positionssensor stellt ein passives Sensorelement dar. Der im Inneren der Wickelung angeordnete Kern verändert bei einer Veränderung seiner linearen Position die Induktivitäten der Spule, welche wiederum durch eine Schaltung auf dem Schaltungsträger messbar ist. Die Veränderung der Induktivitäten kann als Sensorsignal verwendet werden und daraus die genaue Position des Kerns relativ zur Wickelung bestimmt werden. Ein erfindungsgemäße Spulensystem vereinfacht den Aufbau und die Herstellung eines solchen Linearsensors erheblich gegenüber dem Stand der Technik.
Ebenfalls wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch einen Linearsensor mit einem Spulensystem nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsformen wobei ein weichmagnetischer Kern vorgesehen ist, der in einer Ausnehmung des Trägerbereichs parallel zur Längsachse der Wickelung beweglich angeordnet ist und zumindest eine Sekundärwicklung vorgesehen ist, die parallel zur Längsachse der Wickelung angeordnet ist und der Kern durch seine Bewegung ein Spannungssignal zwischen der Wickelung und der zumindest einen Sekundärwickelung erzeugt. Ein derartiger linear arbeitender Weg- oder Positionssensor weist zumindest zwei Wicklungen oder Spulen auf, welche auf dem Trägerbereich angeordnet sind. Neben der bereits beschriebenen Wickelung ist eine weitere Sekundärwickelung vorgesehen, welche ebenfalls Anschlussleitungen aufweist, die mit zusätzlichen Anschlusspins am Schaltungsträger elektrisch verbunden sind. Wickelung und Sekundärwickelung sind voneinander elektrisch unabhängig und können unabhängig voneinander bestromt werden. Ebenfalls können Signale, wie Spannungen und Ströme, von jeder der beiden Wickelungen unabhängig abgegriffen und gemessen werden. Durch die Anordnung eines weichmagnetischen Kerns innerhalb der beiden Wickelungen werden diese magnetisch miteinander gekoppelt. Diese magnetische Koppelung kann dazu genutzt werden, die lineare Position des Kerns zu bestimmen. Ein erfindungsgemäße Spulensystem vereinfacht auch den Aufbau eines solchen Sensors erheblich. Bei Aufbringung von mehreren voneinander unabhängigen Wickelungen auf dem Grundkörper werden die entsprechenden Anschlussleitungen aller dieser Wickelungen mit separaten Paaren aus Anschlusspins auf dem Schaltungsträger wie zuvor beschrieben verbunden. Dieses Konzept wird auch als Differentialtransformator oder in Englisch als Linear Variable Differentail Transformer (LVDT) bezeichnet.
Die Aufgabe der Erfindung wird schließlich gelöst durch ein Herstellungsverfahren für ein Spulensystem, insbesondere nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen zumindest umfassend die Schritte

a) Bereitstellung eines Grundkörpers eines Spulenkörpers, insbesondere nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen,
b) Verbindung des Grundkörpers mit einem Schaltungsträger, wobei der Schaltungsträger auf zumindest ein Schnittstellenelement des Grundkörpers aufgebracht wird und mit diesem verbunden wird und der Schaltungsträger zumindest zwei Anschlusspins aufweist,
c) Aufbringung einer Wickelung aus elektrisch leitfähigem Leitungsmaterial auf dem Trägerbereich des Spulenkörpers, wobei die fertige Wickelung zumindest zwei Anschlussleitungen aufweist, die dazu vorgesehen sind, die Wickelung mit einer Stromquelle zu verbinden,
d) elektrische Verbindung der Anschlussleitungen mit den Anschlusspins.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung eines Spulensystems. In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Grundkörper bereitgestellt, auf dem die weiteren Teile und Elemente des Spulensystems aufgebaut werden. Der Grundkörper ist dabei günstigerweise nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen gestaltet. Zum ersten Verfahrensschritt kann auch gehören, diesen Grundkörper in eine Arbeitsvorrichtung einzulegen. Es ist allerdings auch möglich, diesen Grundkörper wirklich nur bereitzustellen und die weiteren Verfahrensschritte per Hand durchzuführen. Im nächsten Schritt wird dann der Grundkörper mit einem Schaltungsträger zum Spulenkörper verbunden. Dazu wird der Schaltungsträger auf das zumindest eine Schnittstellenelement des Grundkörpers aufgebracht. Das Zusammenspiel zwischen dem Schnittstellenelement und dem Schaltungsträger verschiedenartig ausgeführt sein, insbesondere nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Der Schaltungsträger weist dabei zumindest zwei Anschlusspins auf. Die Anzahl der bereitgestellten Anschlusspins richtet sich nach der Anzahl der Wickelungen bzw. der Anzahl der Anschlussleitungen der Spulen. Im nächsten Schritt wird die zumindest eine Wickelung auf den vorbereiteten Spulenkörper aufgebracht. Dieses Aufbringen kann per Hand oder maschinell vorgenommen werden. Je Wickelung und sich daraus ergebender Spule sind zwei Anschlussleitungen vorgesehen, die Anfang und Ende der Wicklung bilden. Diese Anschlussleitungen werden im nächsten Schritt mit den Anschlusspins des Schaltungsträger verbunden. Für die Funktion des Spulensystems ist eine elektrische Verbindung zwischen Anschlussleitungen Anschlusspins erforderlich. In den meisten Fällen ist diese elektrische Verbindung gleichzeitig auch die mechanische Verbindung zwischen den Teilen. Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass die Anschlussleitungen der Wicklung direkt mit dem Schaltungsträger verbunden werden. Dadurch wird ein Arbeitsschritt aus dem Stand der Technik eingespart, bei dem die Anschlussleitungen zunächst mit dem Grundkörper verbunden worden und anschließend die Kontaktierungspins dieses Grundkörpers in einem zweiten Schritt mit dem Schaltungsträger verbunden werden müssen. Die Einsparung dieses zusätzlichen Verbindungsschrittes verkürzt das erfindungsgemäße Verfahren, so dass höhere Ausbringung bei der Herstellung von Spulensystemen möglich sind.
Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die elektrische Verbindung der Anschlussleitungen mit den Anschlusspins durch ein Lötverfahren, ein Schneid-Klemm-Verfahren, ein Wickelverfahren oder ein Schweißverfahren erfolgt. Wie zuvor bei den Ausführungsformen des Spulensystems beschrieben kann die elektrische und/oder mechanische Verbindung zwischen Anschlussleitungen und Anschlusspins auf verschiedene Arten erfolgen. Neben den genannten Verfahren sind auch weitere Verfahren wie beispielsweise Reflow-Löten oder Reib- oder Ultraschallschweißen denkbar.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass die Schritte in der angegebenen Reihenfolge a, b, c und d erfolgen. In dieser Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Verbindung von Grundkörper mit Schaltungsträger, wie zuvor beschrieben, vor dem Aufbringen der Wicklung. Diese Reihenfolge der Verfahrensschritte ist erforderlich, wenn der Schaltungsträger eine Begrenzung des Trägerbereiches bildet. Optional kann diese Reihenfolge an Schritten selbstverständlich auch angewendet werden, wenn der Trägerbereich durch eine zweite Stirnplatte begrenzt ist.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Schritte b) und c) in zeitlich umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden, nämlich zuerst die Wickelung auf dem Trägerbereich aufgebracht wird und danach der Schaltungsträger mit dem Grundkörper verbunden wird. In dieser Ausführungsform sind zwei Schritte des Verfahrens umgekehrt. Ein Aufbringen der Wickelung vor der Verbindung des Grundkörpers mit dem Schaltungsträger ist vorteilhaft, wenn die Herstellung oder die Aufbringung der Wickelung an einem anderen Ort erfolgen soll als die Verbindung mit dem Schaltungsträger. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn Grundkörper mit Wickelung bei einem externen Dienstleister zugekauft werden sollen und die Fertigstellung des Gerätes mit dem Schaltungsträger im eigenen Haus vorgenommen wird. Die Erfindung umfasst ausdrücklich auch ein solches Verfahren mit der Umkehr der beiden Schritte b) und c).
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Wickelung direkt auf den Trägerbereich gewickelt wird oder dass eine bereits vorgewickelte Wickelung auf den Trägerbereich aufgebracht, insbesondere aufgesteckt wird. Für die Aufbringung der Wickelung sind verschiedene Möglichkeiten vorgesehen. Wie bereits beschrieben kann die Wickelung direkt auf den Trägerbereich aufgebracht, insbesondere aufgewickelt werden. Alternativ kann eine bereits vorbereitete Wicklung, die beispielsweise auf einer Hülse aufgewickelt ist, einfach auf den Trägerbereich aufgesteckt werden. Diese Alternative bietet sich dann an, wenn der Schaltungsträger die zweite Begrenzung des Trägerbereichs bildet und die Aufbringung der Wickelung vor der Verbindung von Grundkörper mit Schaltungsträger erfolgt.
Geschickter Weise ist vorgesehen, dass der Schaltungsträger im wesentlichen im rechten Winkel zur Mittelachse des Trägerbereichs des Grundkörpers orientiert am Grundkörper angeordnet wird. In dieser Ausführungsform des Verfahrens wird die größte Fläche des Schaltungsträger, üblicherweise die Bestückungsfläche einer Leiterplatte, rechtwinklig zur Mittelachse des Trägerbereiches angeordnet. Durch diese Anordnung kann der Schaltungsträger die Funktion einer zweiten Begrenzung des Trägerbereiches übernehmen. Alternativ kann der Schaltungsträger mit seiner größten Fläche aber auch parallel zur Mittelachse oder zur Mantelfläche des Trägerbereiches angeordnet und befestigt werden. Diese zweite Alternative ist geeignet, wenn der Trägerbereich auf beiden Seiten von einer Stirnplatte begrenzt wird.
Die Aufgabe der Findung wird auch gelöst durch die Verwendung eines Schaltungsträgers mit darauf in Form einer Stiftleiste angebrachten Anschlusspins zur direkten Verbindung von zwei Anschlussleitungen einer Wickelung eines Elektromagneten mit einer Stromversorgung. Die Anbringung einer Stiftleiste auf einem Schaltungsträger ist im Rahmen eines normalen Aufbaus des Schaltungsträgers einfach vorzunehmen. Diese Anbringung erfolgt im Rahmen des normalen bestückt Prozesses des Schaltungsträger. Erfindungsgemäß wird ein derart bestückter Schaltungsträger dazu verwendet, Die Wickelung eines Elektromagneten mit einer Stromversorgung direkt zur verbinden. Dazu werden die Anschlussleitungen der Wicklung direkt elektrisch mit den Anschlusspins auf dem Schaltungsträger verbunden. Diese Verbindung kann wie bereits zuvor beschrieben durch verschiedene elektrische oder elektronische Kontaktierungsverfahren, wie beispielsweise Löten oder auch eine Schneid-KlemmVerbindung erfolgen.
In diesem Zusammenhang wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle im Bezug auf den Spulenkörper und/oder das Spulensystem beschriebenen Merkmale und Eigenschaften aber auch Verfahrensweisen sinngemäß auch bezüglich der Formulierung des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragbar und im Sinne der Erfindung einsetzbar und als mitoffenbart gelten. Gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung, das bedeutet, nur im Bezug auf das Verfahren genannte, bauliche also vorrichtungsgemäße Merkmale können auch im Rahmen der Vorrichtungsansprüche berücksichtigt und beansprucht werden und zählen ebenfalls zur Offenbarung.
In den Zeichnungen ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers in einer Seitenansicht in 1a und einer dreidimensionalen Ansicht in 1b,
2 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulensystems in einer Seitenansicht,
3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers in einer Seitenansicht in 3a und einer dreidimensionalen Ansicht in 3b,
4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulensystems in einer Seitenansicht,
5 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers in einer Seitenansicht in 5a und einer dreidimensionalen Ansicht in 5b,
6 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulensystems in einer Seitenansicht.

In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers in einer Seitenansicht in 1a und einer dreidimensionalen Ansicht in 1b. Dargestellt in 1a ist ein Spulenkörper 10 von der Seite aus betrachtet. Der Spulenkörper 10 besteht aus einem Grundkörper 1 und einem Schaltungsträger 7. Der Grundkörper 1 Ist an seinem rechten Ende von der ersten Stirnplatte 4 begrenzt. Diese Stirnplatte 4 ist hier in Form einer runden Scheibe ausgeführt. Angrenzend an die erste Stirnplatte 4 befindet sich der zylindrisch ausgeführte Trägerbereich 2, auf denen später die Wickelung aufgebracht wird. Die erste Stirnplatte 4 begrenzt den Trägerbereich 2 auf der rechten Seite und ist rechtwinklig zur Mantel- oder Außenfläche des Trägerbereichs 2 angeordnet. Auf der linken Seite ist der Trägerbereich 2 durch eine zweite Stirnplatte 5 begrenzt. In der gezeigten Ausführungsform ist die zweite Stirnplatte 5 größer als die erste Stirnplatte 4 ausgeführt. Die erste Stirnplatte 4 ist kreisrund und koaxial zur Mittelachse des Trägerbereichs 2 angeordnet. Die zweite Stirnplatte 5 ist außerhalb ihrer Mitte am Trägerbereich 2 angeordnet. Selbstverständlich können die Größenverhältnisse zwischen beiden Stirnplatten 4, 5 auch umgekehrt sein. Auf der zweiten Stirnplatte 5 sind zwei Schnittstellenelemente 6 angebracht. Diese Schnittstellenelemente 6 sind hier als Zylinderstifte ausgeführt, die im rechten Winkel zu der zweiten Stirnplatte 5 ausgerichtet sind und vom Trägerbereich 2 weg weisen. Die Schnittstellenelemente 6 sind am Rand der zweiten Stirnplatte 5 angebracht. Mit dem Grundkörper 1 verbunden ist der links angeordnete Schaltungsträger 7. Die Verbindung zwischen Grundkörper 1 und Schaltungsträger erfolgt über die Schnittstellenelemente 6. Diese Schnittstellenelemente 6 haben in ihrem Fußbereich, d.h. in dem Bereich der an die zweite Stirnplatte 5 angrenzt, jeweils einen Befestigungsbereich 8. Im dargestellten Fall ist dieser Befestigungsbereich 8 vom Durchmesser her etwas größer als der nach links orientierte Bereich der Schnittstellenelemente 6. Der Schaltungsträger weist kreisrunde Bohrungen auf, in welche zunächst die Spitzen der Schnittstellenelemente 6 eingeführt werden. Grundkörper 1 und Schaltungsträger 7 werden anschließend zusammengeschoben. Kurz vor dem Anschlag des Schaltungsträgers 7 an der zweiten Stirnplatte 7 gelangen dann die Befestigungsbereiche 8 ins Innere der Bohrungen im Schaltungsträger. Aufgrund des größeren Durchmessers der Befestigungsbereiche 8 muss Kraft aufgebracht werden, um den Schaltungsträger 7 bis zum Anschlag an die zweite Stirnplatte 5 aufschieben zu können. Zwischen dem Außendurchmesser der Befestigungsbereiche 8 und dem Innendurchmesser in den Bohrungen des Schaltungsträgers 7 besteht somit eine Presspassung, welche schließlich den Schaltungsträger 7 am Grundkörper 1 befestigt. Die Verbindung zwischen Grundkörper 1 und Schaltungsträger 7 ist somit einfach mit einer linearen Bewegung zwischen beiden Teilen herzustellen. Neben der beschriebenen Presspassung können beispielsweise am Befestigungsbereich 8 auch Rast- oder Widerhaken vorgesehen sein, welche den Schaltungsträger 7 schließlich in seiner Position halten. Der Grundkörper 1 ist im Inneren des Trägerbereichs 2 hohl ausgeführt, was mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Auch die beiden Stirnplatten 4, 5 weisen Öffnungen auf, welche mit der Aushöhlung im Trägerbereich fluchten. Innerhalb dieser Aushöhlung oder Ausnehmung kann später ein anderes Bauteil angeordnet werden, beispielsweise ein Magnetkern, welcher mit den von der Wickelung erzeugten Magnetkräften in Wechselwirkung steht. Die Aushöhlung ist hier ebenfalls zylindrisch ausgeführt und verläuft koaxial zur Mantelfläche des Trägerbereichs 2. Der Schaltungsträger 7 kann ebenfalls eine Öffnung aufweisen, welche im montierten Zustand mit der Aushöhlung im Grundkörper 1 fluchtet. Dadurch ist die Anordnung oder die Bewegung eines Bauteils, welches im Inneren des Grundkörpers 1 angeordnet ist auch durch den Schaltungsträger 7 hindurch möglich.
In 1b ist der Spulenkörper 10 aus 1a in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass die zweite Stirnplatte 5 und der Schaltungsträger 7 eine kreisrunde Form aufweisen, welche auf einer Seite abgeschnitten ist, im dargestellten Fall links oben. Der Schaltungsträger kann selbstverständlich auch eine andere Form aufweisen. Zweite Stirnplatte 5 und Schaltungsträger 7 weisen im dargestellten Ausführungsbeispiel die gleiche Größe und Form auf. Die insgesamt drei Schnittstellenelemente 6 ragen über den Schaltungsträger 7 hinaus. In dem Bereich, in dem die kreisrunde Form des Schaltungsträgers 7 abgeschnitten ist sind mehrere Anschlusspins 71, 72 angebracht. Im dargestellten Fall sind die Anschlusspins 71, 72 in dem Schaltungsträger 7 verankert. Alternativ können die Anschlusspins 71, 72 auch auf dem Schaltungsträger 7 aufgebracht sein, beispielsweise in Form einer Stiftleiste die auf dem Schaltungsträger aufgelötet wird. Die Anschlusspins 71, 72 weisen, bezogen auf die Mittelachse des Trägerbereichs 2, radial nach außen und verlaufen parallel zueinander. An diese Anschlusspins 71, 72 werden später die Anschlussleitungen der aufgebrachten Wickelung elektrisch angeschlossen. Im dargestellten Fall sind sechs Anschlusspins 71, 72 vorgesehen. Die Anzahl der benötigten Anschlusspins richtet sich nach der Anzahl der Wickelungen oder Spulen und der damit verbundenen Anzahl an Anschlussleitungen.
2 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulensystems in einer Seitenansicht. Das Spulensystem umfasst den in den 1a und 1b dargestellten Spulenkörper 10 sowie zusätzlich die auf dem Trägerbereich 2 angeordnete Wickelung 9. Die Wickelung 9 bedeckt den gesamten Trägerbereich 2 und verläuft von der ersten Stirnplatte 4 bis zur zweiten Stirnplatte 5. Die Wickelung 9 besteht aus einer Vielzahl von Drahtwindungen. Die beiden Anschlussleitungen 91, 92 stellen die Enden des Wicklungsdrahtes dar und sind von der Wickelung 9 weggeführt und elektrisch mit den Anschlusspins 71, 72 verbunden. Im dargestellten Fall sind die Anschlussleitungen 91, 92 an jeweils einem Anschlusspin 71, 72 angeheftet. Unterhalb des Spulensystems ist schematisch ein Lötbad 80 dargestellt. Zur endgültigen elektrischen Verbindung zwischen den Anschlussleitungen 91, 92 und den Anschlusspins 71, 72 Wird die Verbindungsstelle zwischen diesen Teilen ins Lötbad getaucht, wodurch eine leitfähige, dauerhafte Lötverbindung entsteht. Es sei angemerkt, dass die Darstellung der Anschlussleitungen 91, 92 hier schematisch ist und die Funktionsweise darstellen soll. Die Anschlusspins 71, 72 sind in der gezeigten Seitenansicht hintereinander angeordnet, so dass sie nicht einzeln zu sehen sind.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers in in einer Seitenansicht in 3a und einer dreidimensionalen Ansicht in 3b. Soweit nicht anders beschrieben entspricht die Ausführungsform in 3a und 3b der zuvor zu den 1a und 1b beschriebenen Ausführungsform. Die Ausführungsform in 3a und 3b weist jedoch keine zweite Stirnplatte auf. Der Schaltungsträger 7 übernimmt hier die Funktion der Begrenzung des Trägerbereichs 2 auf der linken Seite, gegenüberliegend von der ersten Stirnplatte 4. Das Schnittstellenelement 6 bildet das der ersten Stirnplatte 4 gegenüberliegende Ende des Grundkörpers 1 oder grenzt direkt daran an. Auch in dieser Ausführungsform ist der Befestigungsbereich 8, in dem der Schaltungsträger 7 auf dem Grundkörper 1 befestigt ist, am Schnittstellenelement 6 angeordnet. Der Schaltungsträger 7 kann durch eine Presspassung auf dem Befestigungsbereich 8 angebracht sein. Alternativ ist auch eine Klebeverbindung zwischen beiden Teilen möglich. Dadurch, dass in der gezeigten Ausführungsform der Schaltungsträger 7 die zweite Begrenzung des Trägerbereichs 2 bildet, ist der Grundkörper einfacher aufgebaut als in der Ausführungsform in 1a und 1b. Auch der Trägerbereich in der gezeigten Ausführungsform kann wie zu 1a und 1b beschrieben, in den hohl ausgeführt sein, was hier jedoch nicht dargestellt ist. In 3b ist zu sehen, dass der Schaltungsträger in seiner Mitte eine Ausnehmung aufweist, mit der er auf dem Schnittstellenelement 6 und Befestigungsbereich 8 aufgebracht ist.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulensystems in einer Seitenansicht. In dem hier gezeigten Spulensystem ist der Spulenkörper 10 nach der Ausführungsform aus 3a und 3b zu sehen, auf den wie zu 2 beschrieben, eine Wickelung 9 aufgebracht ist. Die beiden Anschlussleitungen 91 und 92 sind auch hier mit den Anschlusspins 71 und 72 elektrisch und mechanisch verbunden.
5 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers in einer Seitenansicht in 5a und einer dreidimensionalen Ansicht in 5b. Auch für die dargestellte dritte Ausführungsform gilt, dass soweit nicht anders beschrieben, die Ausführungen zu den anderen beiden Ausführungsformen gelten. In 5a ist in einer Seitenansicht zu sehen, dass die dritte Ausführungsform eine erste Stirnplatte 4 und eine zweite Stirnplatte 5 aufweist. An der zweiten Stirnplatte 5 sind im rechten Winkel zwei Ausleger 61 angeordnet, welche den Schaltungsträger 7 tragen und positionieren. Auf den Auslegern 61 sind jeweils zwei Schnittstellenelemente 6 angebracht. Die Ausleger 61 verlaufen mit ihrer längsten Dimension rechtwinklig zur größten Fläche der zweiten Stirnplatte 5. Die Schnittstellenelemente 6 sind auch hier wieder zylindrisch ausgeführt und verlaufen mit ihrer Mittelachse senkrecht zur längsten Dimension der Ausleger 61. Die Schnittstellenelemente 6 weisen in ihrem oberen Bereich jeweils einen Befestigungsbereich 8 auf. Durch diese Anordnung von Auslegern 61 und Schnittstellenelementen 6 ergibt sich hier, dass die größte Fläche des Schaltungsträgers 7 ebenfalls rechtwinklig zur zweiten Stirnplatte 5 ausgerichtet ist und parallel zur Mittelachse des Trägerbereiches 2 verläuft. Dadurch, dass der Befestigungsbereich 8 in dieser Ausführungsform am oberen Ende der Schnittstellenelemente 6 angeordnet ist, wird durch den Teil der Schnittstellenelemente 6 unterhalb des Befestigungsbereichs 8 ein Abstand zwischen Schaltungsträger 7 und Auslegern 61 hergestellt. Dies bietet Vorteile, wenn der Schaltungsträger beidseitig bestückt ist, es bleibt Platz für die Bauelemente auf der Rückseite des Schaltungsträgers. In der perspektivischen Ansicht in 5b ist gut zu erkennen, dass die Anschlusspins 71, 72 in dieser Ausführungsform ebenfalls radial, bezogen auf die Mittelachse des Trägerbereiches 2, nach außen verlaufen. Allerdings sind die Anschlusspins 71, 72 hier nun rechtwinklig zur größten Fläche des Schaltungsträgers 7 ausgerichtet. Eine solche Ausführungsform ist besonders einfach durch das Verwenden einer geraden Stiftleiste zur Bereitstellung der Anschlusspins 71, 72 zu gestalten.
6 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulensystems in einer Seitenansicht. Dieses Spulensystem baut auf einem Spulenkörper 10 gemäß der dritten Ausführungsform nach 5a und 5b auf. Zu 6 sind ebenfalls die Beschreibungen der beiden anderen Ausführungsformen aus 2 und 4 heranzuziehen, soweit nicht anders beschrieben. Gut zu erkennen ist hier, dass die Verbindung zwischen den beiden Anschlussleitungen 91, 92 und den Anschlusspins 71, 72 durch ein Lötverfahren mit einem Lötbad 80 sehr ähnlich zu den anderen beiden Ausführungsformen erfolgen kann. Vorteilhaft an der Ausführungsform gemäß 6 ist jedoch, dass hier die nach unten weisende Fläche des Schaltungsträgers 7 ebenfalls durch das Lötbad 80 oder alternativ durch eine Lötwelle erreicht werden kann. Somit können in dieser Ausführungsform neben der Verbindung zwischen den Anschlussleitungen 91, 92 und den Anschlusspins 71, 72 weitere Verbindungs- oder Bestückvorgänge im gleichen Arbeitsschritt vorgenommen werden. Dies spart wiederum Prozessschritte und damit Prozesszeit ein.
Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist. Auch eine solche Unterkombination ist von der Offenbarung dieser Anmeldung abgedeckt.
Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.
Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den oder die unabhängigen Anspruch/Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Claims

Spulenkörper zumindest bestehend aus einem Grundkörper (1) mit einem Schnittstellenelement (6), wobei der Grundkörper (1) einen Trägerbereich (2) für eine Wickelung (9) und eine erste Stirnplatte (4), die den Trägerbereich (2) auf einer ersten Seite begrenzt, aufweist und das zumindest eine Schnittstellenelement (6) zur Verbindung des Grundkörpers (1) mit einem Schaltungsträger (7) dient, wobei der Schaltungsträger (7) zumindest zwei Anschlusspins (71, 72) trägt, die dafür vorgesehen sind, die auf dem Schaltungsträger (7) angeordnete elektrische oder elektronische Schaltung elektrisch mit der Wickelung (9) zu verbinden.
Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (7) den Trägerbereich (2) begrenzt.
Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Stirnplatte (5) vorgesehen ist, die die Wickelung (9) auf einer der ersten Stirnplatte (4) gegenüberliegenden zweiten Seite begrenzt.
Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnittstellenelement (6) auf einem Ausleger (61) angeordnet ist, wobei der Ausleger (61) das Schnittstellenelement (6) mit der zweiten Stirnplatte (5) verbindet und der Ausleger (61) parallel zum Trägerbereich (2) ausgerichtet ist und das Schnittstellenelement (6) im rechten Winkel zum Ausleger (61) angeordnet ist.
Spulensystem für einen Elektromagneten oder Linearsensor, umfassend - einen Spulenkörper (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - zumindest eine Wickelung (9), die auf dem Trägerbereich (2) des Spulenkörpers (10) aufgewickelt ist und die Wickelung (9) zumindest zwei Anschlussleitungen (91, 92) aufweist, die dazu vorgesehen sind, die Wickelung (9) mit einer Stromquelle oder einer Messeinrichtung zu verbinden, - einen Schaltungsträger (7), welcher eine Schaltung trägt, welche, zumindest unter Anderem, den Stromfluss durch die Wickelung (9) regelt, wobei der Schaltungsträger (7) zumindest zwei Anschlusspins (71, 72) aufweist, wobei die Anschlussleitungen (91, 92) der Wickelung (9) direkt elektrisch leitend mit den Anschlusspins (71, 72) des Schaltungsträgers (7) verbunden sind und der Schaltungsträger (7) auf dem Schnittstellenelement (6) des Spulenkörpers (1) befestigt ist.
Spulensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusspins (71, 72) in ihrer Längserstreckung rechtwinklig zur Mantelfläche des Trägerbereichs (2) ausgerichtet sind.
Elektromagnet mit einem Spulensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 6, wobei die bestromte Wickelung (9) auf einen Anker des Elektromagneten wirkt und diesen bewegt.
Linearsensor mit einem Spulensystem nach einem der Ansprüche 5 bis 6 wobei ein weichmagnetischer Kern vorgesehen ist, der in einer Ausnehmung des Trägerbereichs parallel zur Längsachse der Wickelung (9) beweglich angeordnet ist und durch seine Bewegung die Induktivität der Wickelung (9) verändert.
Herstellungsverfahren für ein Spulensystem, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 6 zumindest umfassend die Schritte a) Bereitstellung eines Grundkörpers (1) eines Spulenkörpers (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 20, b) Verbindung des Grundkörpers (1) mit einem Schaltungsträger (7), wobei der Schaltungsträger (7) auf zumindest ein Schnittstellenelement (6) des Grundkörpers (1) aufgebracht wird und mit diesem verbunden wird und der Schaltungsträger (7) zumindest zwei Anschlusspins (71, 72) aufweist, c) Aufbringung einer Wickelung (9) aus elektrisch leitfähigem Leitungsmaterial auf dem Trägerbereich (2) des Spulenkörpers (10), wobei die fertige Wickelung (9) zumindest zwei Anschlussleitungen (91, 92) aufweist, die dazu vorgesehen sind, die Wickelung (9) mit einer Stromquelle zu verbinden, d) elektrische Verbindung der Anschlussleitungen (91, 92) mit den Anschlusspins (71, 72).
Verwendung eines Schaltungsträgers (7) mit darauf in Form einer Stiftleiste angebrachten Anschlusspins (71, 72) zur direkten Verbindung von zwei Anschlussleitungen (91, 92) einer Wickelung (9) eines Elektromagneten mit einer Stromversorgung.