DE10310460B3

DE10310460B3 - Tauchspulenaktor

Info

Publication number: DE10310460B3
Application number: DE2003110460
Authority: DE
Inventors: Hans-Paul Dübler; Clemens Dipl.-Ing. Jorde; Thomas Dipl.-Ing. Löchteken (FH)
Original assignee: Maschinenfabrik Monninghoff & Co KG GmbH; Maschinenfabrik Mönninghoff GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Monninghoff & Co KG GmbH; Maschinenfabrik Mönninghoff GmbH and Co KG
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-03-08

Abstract

Ein Tauchspulenaktor (1) mit einem Primärteil (2) und einem zylindrischen Außenmantel (7) weist einen in dem Außenmantel (7) angeordneten zylindrischen Kern (4) auf, der an seinem einen Ende (5) mit dem Außenmantel (7) verbunden ist, und wobei zwischen dem Kern (4) und dem Außenmantel (7) ein Luftspalt (9) vorhanden ist. In den Luftspalt (9) wird ein Magnetfeld von einer Mehrzahl quaderförmiger Permanentmagnete (25) eingeprägt. Das Magnetfeld wirkt auf einen in den Luftspalt (9) eingreifenden eine Spule (12) tragenden Zylinderabschnitt (10) eines topfförmigen Sekundärteils (3). Die Permanentmagnete (25) sind in Axialnuten (26) gehalten, die gleichmäßig verteilt im Außenumfang des Kerns (4) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchspulenaktor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Ein Tauchspulenaktor oder auch "Voice Coil Actuator" ist ein zweipoliger nicht kommutierter Antriebsmechanismus mit limiertem Weg oder Winkel. Er besitzt eine hohe Wiederhol- und Positioniergenauigkeit, eine niedrige elektrische und mechanische Zeitkonstante sowie eine hohe Leistung bezogen auf seine Masse und sein Bauvolumen.

Tauchspulenaktoren bestehen im Wesentlichen aus zwei Komponenten. Die erste Komponente ist ein Primärteil, das einen Magnetkreis mit Dauermagneten bildet. Die zweite Komponente, das Sekundärteil, trägt eine Spule, die sich im Luftspalt des Magnetkreises befindet. In der Regel ist das Primärteil mechanisch fixiert, um eine Bewegung des Sekundärteils entlang des Kraftvektors zu ermöglichen. Wenn die Spule innerhalb des Magnetfelds mit Strom beauf schlagt wird, entsteht gemäß der Gleichung F = B × I × L, wobei B die magnetische Flussdichte, I der Strom innerhalb des Drahtes und L die Länge des Drahtes innerhalb des Magnetfelds ist, eine an der Spule angreifende Kraft F, welche die Spule und damit das Sekundärteil verlagert. Die Kraft ist proportional zum Strom. Die Richtung des Kraftvektors wird von der Stromrichtung bestimmt.

Die zur Erzeugung des Magnetfelds eingesetzten Magnetmittel sind in der Regel Seltene-Erden-Magnete, aus den Materialien Samarium-Kobalt (SmCo) sowie Neodymium-Eisen-Bor (NdFeB). Sie erlauben bei sehr kleiner Baugröße die Realisierung höchster spezifischer Energiedichten. Seltene Erden-Magnete werden durch Sintern hergestellt und sind empfindlich gegen mechanische Einflüsse. Eine spanabhebende Bearbeitung ist schwierig, da die Späne an den Bearbeitungswerkzeugen und der Bearbeitungsmaschine anhaften würden und nur unter hohem Aufwand wieder zu entfernen wären. In handelsüblichen Tauchspulenaktoren kommen Sonderanfertigungen von gesinterten Permanentmagneten zum Einsatz. Die einzelnen Permanentmagnete sind dabei entweder zylinderförmig und im Kern des Primärteils angeordnet oder bilden einzelne Ringsegmente, die dem Außenmantel des Primärteils zugeordnet sind. Sowohl für die zylinderförmigen als auch die kreisringsegmentförmigen Permanentmagnete sind eigene Sinterwerkzeuge erforderlich, die nur eine einzelne Baugröße produzieren können. Ein Baugrößen übergreifender Einsatz der gekrümmten Permanentmagnete ist in der Regel nicht möglich.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Tauchspulenaktor aufzuzeigen, bei welchem Baugrößen übergreifend standardisierte Permanentmagnete zum Einsatz kommen können.

Diese Aufgabe wird durch einen Tauchspulenaktor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Wesentlich ist, dass bei dem erfindungsgemäßen Tauchspulenaktor quaderförmige Permanentmagnete zum Einsatz kommen, die in unterschiedlichen standardisierten Baugrößen erhältlich sind. Derartige quaderförmige Magnete besitzen parallel zueinander verlaufende Seitenflächen und sind auf Grund ihrer standardisierten Abmessungen wesentlich kostengünstiger als Sonderanfertigungen von Permanentmagneten.

Im Unterschied zu ringsegmentförmigen Permanentmagneten, die den Kern oder den Außenmantel des Primärteils vollflächig bedecken, verbleiben bei der Verwendung von Permanentmagneten in Quaderform in Umfangsrichtung zwangsläufig Lücken. Es hat sich jedoch gezeigt, dass trotz einer inkonsistenten Bedeckung des Kerns eine für den Großteil der Anwendungen ausreichende magnetische Flussdichte und Homogenität des Magnetfelds erzielt werden kann. Die einzelnen Permanentmagnete sind in Axialnuten gehalten, die durch einen Fingerfräser in den Außenumfang des Kerns eingebracht sind. Dabei sollten die verbleibenden Stege zwischen den Axialnuten möglichst schmal gestaltet sein.

Das die Spule tragende Sekundärteil ist vorzugsweise ebenfalls spanabhebend hergestellt. Als Werkstoff eignet sich Aluminium, das auf Grund seiner geringen spezifischen Dichte die angestrebte hohe Dynamik des Tauchspulenaktors nicht negativ beeinflusst. Bei Verwendung einer hochfesten Aluminiumlegierung ist zudem die Herstellung einer geringen Wanddicke des Sekundärteils im Bereich der Spule möglich. Dadurch vergrößert sich das Wickelvolumen der Spule bei gegebener Breite und führt infolge der größeren Drahtlänge zu einer höheren Aktor-Kraft.

Das Sekundärteil umfasst den in den Luftspalt eingreifenden Zylinderabschnitt, der eine Spule trägt. Der Zylinderabschnitt kann mit einer Hartanodisierung versehen sein, die vorrangig zur Isolation zwischen den Drahtwindungen und dem Zylinderabschnitt dient. Zusätzlich zu der Hartanodisierung kann eine Isolierung unterhalb der Wicklungen der Spule vorgesehen sein.

Dem Sekundärteil ist nach Anspruch 2 ein den Kern durchsetzender Stößel zugeordnet, der in eine Deckelplatte des Sekundärteils eingeschraubt ist. Die von der Spule auf den Zylinderabschnitt und von diesem auf die Deckelplatte übertragenden Kräfte werden über ein Einschraubende auf den Stößel übertragen. Zur Reduzierung der beweglichen Massen ist es dabei von Vorteil, die Deckelplatte in der Dicke so dünn wie möglich zu gestalten. Allerdings ist die Einschraubtiefe des Stößels dann sehr gering. Um eine exakte zentrische Führung des Stößels, das heißt eine rechtwinklige Ausrichtung des Stößels gegenüber der Deckelplatte zu erzielen, besitzt der Stößel eine im Durchmesser vergrößerte Anlageschulter, welche an der Deckelplatte anliegt.

Zur Verbesserung der Dynamik kann der Stößel aus Aluminium gefertigt sein und zusätzlich mit einer Hartanodisierung und mit einer PTFE-Beschichtung versehen sein, um einen möglichst niedrigen Haft- und Gleitreibungswert zu erzielen. In der zentralen Durchgangsbohrung innerhalb des Kerns sind jeweils mündungsseitig geeignete Lagerbuchsen eingesetzt.

Die Deckelplatte kann einstückig mit dem Zylinderabschnitt ausgebildet sein (Anspruch 3). Obwohl das Zerspanungsvolumen relativ groß ist entfällt bei der einstückigen Ausbildung die Montage des Zylinderabschnitts mit der Deckelplatte sowie die zur Montage erforderlichen Verbindungsmittel. Im Unterschied zu gegossenen oder gesinterten Bauteilen ist eine Zerspanung insbesondere bei Kleinserien deutlich kostengünstiger, da für Gußbauteile oder gesinterte Bauteile aufwändige Formen hergestellt werden müssen.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens ist Gegenstand des Patentanspruchs 4. Danach ist einer im Luftspalt liegenden Stirnseite des Zylinderabschnitts ein Anschlagdämpfer zugeordnet. Zugeordnet heißt in diesem Zusammenhang, dass der Anschlagdämpfer zwischen der Stirnseite und der Anschlagfläche am Luftspaltgrund angeordnet ist. Der Anschlagdämpfer kann also an der Stirnseite oder dem Luftspaltgrund befestigt sein. Der Anschlagdämpfer schützt den Tauchspulenaktor im Falle eines Anpralls des Sekundärteils am Primärteil vor Beschädigungen. Nach Patentanspruch 5 ist vorgesehen, dass der Anschlagdämpfer ein in einer Ringnut eingelassener Ring aus einem elastomeren Material, vorzugsweise ein O-Ring ist.

Die einzelnen Permanentmagnete haften durch ihre Magnetkraft selbsttätig an dem Kern an. Zusätzlich sind die Permanentmagnete durch einen Stützring fixiert, der die Axialnuten an ihren dem Sekundärteil zugewandten Ende verschließt (Patentanspruch 6). Dieser Stützring kann ein Metallring sein, der mit einer Presspassung auf den Kern aufgesetzt ist. Der Ring kann aus Messing bestehen sowie auch aus Kunststoff oder anderen nichtmagnetischen Materialien. Wesentlich ist, dass die in einer einzelnen Axialnut aufgenommenen Permanentmagnete dicht aneinander anliegend positioniert sind, wobei zwischen ihnen Abstoßungskräfte auftreten. Da die Nuten nicht durchgehend eingefräst sind, werden die Permanentmagnete von dem Stützring gegen das Nutende gepresst, wobei das Nutende in der Breite herstellungstechnisch verjüngt ist. Die Abstoßungskräfte zwischen den Permanentmagneten werden auf den Stützring und die Wandung des Nutendes geleitet.

Zusätzlich zu dem Stützring können die Permanentmagnete klebetechnisch befestigt sein (Patentanspruch 7). Die Permanentmagnete können insgesamt in eine fixierende Vergussmasse eingebettet sein.

Die Stromversorgung der Spule stellt bei Tauchspulenaktoren dieser Bauart generell ein besonderes Problem dar, da eine Stromzuführung an einem sich mit hoher Frequenz bewegenden Bauteil realisiert werden muß, dessen dynamische Eigenschaften jedoch möglichst nicht beeinträchtigt werden dürfen. Daher kommen für die Stromzuführung hochflexible Litzen zum Einsatz, die vorzugsweise mit Silikonkautschuk ummantelt sind. Dieser Werkstoff ist extrem biegeweich.

Als vorteilhafte Ausgestaltung wird es dabei angesehen, wenn diese Stromzuführung nicht in axialer Richtung sondern in radialer Richtung erfolgt. Die radiale Zuführung ist von Vorteil, da die von dem Tauchspulenaktor angetriebenen Komponenten sowohl an dem freien Ende des Stößels und grundsätz lich auch an der Deckelplatte des Sekundärteils befestigt werden können. Bei einer Befestigung an der Deckelplatte ist es jedoch zweckmäßig, diese frei von axial vorstehenden elektrischen Steckverbindungen zu halten. Daher ist nach Patentanspruch 8 vorgesehen, dass in die Deckelplatte eine über diese axial nicht hervorstehende Steckverbindung eingelassen ist, wobei die Kupplungsrichtung der Steckverbindung nach den Merkmalen des Patentanspruchs 9 in einer Axialebene des Sekundärteils liegt. Es kommt eine lösbare elektrische Steckverbindung zum Einsatz, wobei der Kuppelvorgang, d.h. die Verbindung der Litze mit dem Sekundärteil durch eine radiale, tangentiale oder in Richtung einer Sekante verlaufende Kupplungsbewegung erfolgt.

Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird eine optionale Stromversorgung des Sekundärteils gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gesehen. Danach wird auf die radial zugeführte hochflexible Litze verzichtet und das Sekundärteil mit einer Endkappe bedeckt. Die Endkappe besitzt einen Bodenteil, der im Abstand des Hubs des Stößels zuzüglich eines Freimasses angeordnet ist, so dass sich das gesamte Sekundärteil während der Hubbewegung innerhalb der Endkappe befindet. Die Stromversorgung des Sekundärteils ist ebenfalls innerhalb der Endkappe angeordnet. Das hat den Vorteil, dass die bislang außerhalb des Tauchspulenaktors angebrachte hochflexible Litze die nähere technische Umgebung nicht beeinflusst oder von dieser beeinflusst wird. Die Stromversorgung ist durch eine spiralförmige elektrische Leiterfolie realisiert, die mit ihrem mittleren Anschlußende an einer mittigen im Bodenteil angeordneten elektrischen Zuführung fixiert ist. Ihr radial äußeres Anschlußende ist mit einer elektrischen Steckverbindung in der Deckelplatte lösbar gekoppelt. Die elektrische Steckverbindung ist identisch mit der elektrischen Steckverbindung für die seitliche Zuführung der Litze gemäß den Patentansprüchen 8 und 9. Dies ermöglicht bei einheitlicher Steckverbindung einen modularen Aufbau des Tauchspulenaktors mit zwei optionalen Arten der Stromzuführung.

Die spiralförmige elektrische Leiterfolie ist extrem flachbauend. Die Spiralform hat den Vorteil, dass die auf der Leiterfolie aufgebrachten Leiterbahnen nur eine minimale Verformung erfahren und daher eine hohe Dauerschwingfestigkeit besitzen. Als Trägermaterial für die Leiterbahnen kommen Polyimide zum Einsatz, die über ausgezeichnete Hochtemperatureigenschaften verfügen. Sie sind inherent schwer entzündlich, es kommt nur in geringem Umfang zum Kriechen und die Verschleißbeständigkeit ist sehr gut. Durch die Spiralform, die bei der linearen Bewegung des Sekundärteils gewissermaßen axial aufgespreizt wird, sind nur sehr geringe Rückstellkräfte vorhanden, so dass die Dynamik des Tauchspulenaktors nicht negativ beeinflusst wird. Zudem ist es möglich, außerhalb des Tauchspulenaktors eine größer dimensionierte elektrische Leitung an der elektrischen Zuführung zu koppeln. Die elektrische Zuführung ist vorzugsweise eine verdrehsicher in dem Bodenteil fixierte Steckerbuchse.

Durch die Merkmale des Patentanspruchs 11 ist sichergestellt, dass das Sekundärteil gegenüber der Endkappe verdrehgesichert ist, wobei die Verdrehsicherung in der Praxis insbesondere durch einen an der Deckelplatte radial abstehenden Führungsstift realisiert sein kann, der in eine Führungsnut in der Wandung der Endkappe fasst (Patentanspruch 12).

Die Verdrehsicherung des Sekundärteils gegenüber der Endkappe und damit auch die Verdrehsicherung gegenüber der an der Endkappe fixierten Leitertolie stellt sicher, dass die Leiterfolie nicht mit Torsionskräften beaufschlagt wird, welche zu einer Beschädigung der Leiterfolie führen könnten.

Die Leitertolie ist an ihrem dem Sekundärteil zugewandten Ende um 90 Grad abgewinkelt und am abgewinkelten Ende mit einem elektrischen Stecker versehen. Der Stecker weist in entgegengesetzte Richtung der zu ihm führenden Leiterbahn. Bei einer axialen Aufstellung der Folie ist hierdurch in jedem Fall sichergestellt, dass der Stecker nicht ohne Verdrehung der Leiterfolie aus der elektrischen Steckverbindung gelöst werden kann. Zusätzliche Sicherungselemente können optional vorgesehen sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
1 einen Tauchspulenaktor im Schnitt;
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der 1;
3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der 1;
4 den Tauchspulenaktor der 1 in Blickrichtung des Pfeils IV;
5 die Deckelplatte der 1 in Blickrichtung des Pfeils V;
6 die Leiterfolie der 1 im unbestückten und ungeknickten Zustand in der Draufsicht;
7 die Leiterfolie der 6 im bestückten Zustand in Blickrichtung von der die elektrische Zuführung tragenden Seite und
8 und 9 die Leiterfolie der 7 in der Seitenansicht aus Blickrichtung der Pfeile VIII, IX.
1 zeigt einen Tauchspulenaktor 1, dessen wesentliche Komponenten ein Primärteil 2 und ein Sekundärteil 3 sind. Das Primärteil 2 besteht aus einem zylindrischen Kern 4, der an seinem einen Ende 5 einen im Durchmesser vergrößerten Schraubbund 6 aufweist, an dem ein sich in Richtung des Kerns 4 erstreckender und diesen im Abstand umschließender zylindrischer Außenmantel 7 angeschraubt ist. Der Außenmantel 7 ist über drei in den Schraubbund 6 eingelassene und gleichmäßig über den Umfang verteilte Senkkopfschrauben 8 mit dem Kern 4 verschraubt (4). Zwischen dem Außenmantel 7 und dem Kern 4 befindet sich ein Luftspalt 9, in dem ein Zylinderabschnitt 10 des topfförmig konfigurierten Sekundärteils 3 einfasst. Der Zylinderabschnitt 10 ist derart bemessen, dass er in radialer Richtung weder mit dem Kern 4 noch mit dem Außenmantel 7 in Berührung kommt. Der Zylinderabschnitt 10 trägt an seinem inneren, in den Luftspalt 9 greifenden Ende 11 eine Spule 12 mit rechteckiger Querschnittsfläche. Die Spule 12 liegt in einer radial umlaufenden Nut benachbart dem Ende 11 des Zylinderabschnitts 10 und erstreckt sich in radialer Richtung nicht über den Außenumfang des Zylinderabschnitts 10. Die Spule 12 ist über einen nicht näher dargestellten elektrischen Leiter mit einer externen Stromversorgung gekoppelt. Der Leiter ist in einer sich axial erstreckenden Nut 13 aufgenommen, die von der Spule 12 bis zu einer Deckelplatte 14 des Sekundärteils 3 reicht.
Der Zylinderabschnitt 10 weist an seiner im Luftspalt 9 liegenden Stirnseite 30 eine stirnseitig umlaufende Ringnut auf, in der ein Anschlagdämpfer 31 in Form eines O-Rings aufgenommen ist.
Die Deckelplatte 14 besitzt eine zentrische Einschrauböffnung 15, in die ein Einschraubende 16 eines den Kern 4 in axialer Richtung durchsetzenden Stößels 17 fest eingeschraubt ist. Der Stößel 17 ist in seiner axialen Erstreckung länger als der Kern 4 bemessen und ragt mit seinem freien Ende 18 über die Stirnseite 19 des Primärteils 2 hinaus. Der Stößel 17 durchsetzt dabei eine Durchgangsbohrung 20, in der jeweils mündungsseitig Lagerschalen 21, 22 fixiert sind. Der Stößel 17 besitzt über seine gesamte Länge einen gleichbleibenden Durchmesser mit der Ausnahme einer im Durchmesser vergrößerten Anlageschulter 23, die dem Einschraubende 16 unmittelbar benachbart ist. Die Anlageschulter 23 liegt an der Innenseite 24 der Deckelplatte 14 fest an. Dadurch ist der Stößel 17 senkrecht zur Deckelplatte 14 ausgerichtet und gewährleistet eine exakte Führung des Sekundärteils 3 gegenüber dem Primärteil 2.
Der Luftspalt 9 wird bis zur maximalen Eintauchtiefe der Spule 12 von einem radialen Magnetfeld durchsetzt. Das Magnetfeld wird von Permanentmagneten 25 gebildet. Jeder Permanentmagnet 25 ist quaderförmig konfiguriert. Die Quader haben bei diesem Ausführungsbeispiel die Form von flachen Plättchen. Mehrere dieser Permanentmagnete 25 sind in jeweils einer Axialnut 26 aufgenommen. In diesem Ausführungsbeispiel sind es vier Permanentmagnete 25 je Axialnut 26. Die Axialnuten 26 sind an ihren der Deckelplatte 14 zugewandten Enden 27 mit einem unter Presssitz lagefixierten Stützring 28 verschlossen.
Aus den Schnittdarstellungen der 2 und 3 wird die Verteilung der Permanentmagnete 26 am Außenumfang des Kerns 4 deutlich. In diesem Ausführungsbeispiel sind am Außenumfang zwölf identische Axialnuten 26 vorgesehen, zwischen denen jeweils ein Nutsteg 29 vorhanden ist. Die Permanentmagnete 25 füllen die axialen Nuten 26 vollständig aus, wobei die Nuttiefe geringer ist als die in radialer Richtung gemessene Dicke der einzelnen Permanentmagnete 25.
3 zeigt zusätzlich die Konfiguration der Spule 12 auf dem Zylinderabschnitt 10.
5 zeigt die Außenseite 32 der Deckelplatte 14 in der Draufsicht. In die Deckelplatte 14 ist eine elektrische Steckverbindung 33 eingelassen, die in axialer Richtung nicht über die Außenseite 32 der Deckelplatte 14 ragt ( 1).
Die elektrische Steckverbindung 33 erfordert eine Kupplungsbewegung eines Steckers 34 in Richtung des Pfeils T. Der Pfeil T liegt in einer von der Deckelplatte 14 aufgespannten Axialebene. Der deckelplattenseitige Bestandteil der elektrischen Steckverbindung 33 ist über eine Vergussmasse fest in einer Aussparung 35 aufgenommen und vergossen. Die stirnseitige Aussparung 35 steht mit der axial verlaufenden Nut 13 in Verbindung.
In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Stromzuführung über zwei hochflexible Litzen 36, die über die elektrische Steckverbindung 33 lösbar mit dem Sekundärteil 3 gekoppelt sind.
Ferner zeigt 5 eine mit unterbrochener Linie eingezeichnete Sackbohrung 37, die sich in radialer Richtung erstreckt und zur Aufnahme eines radial abstehenden Führungsstifts 38 dient, der in eine Führungsnut 39 in der Wandung 40 einer auf den Außenmantel 7 aufgesetzten Endkappe 41 fasst (1).
1 zeigt zwei alternative Stromzuführungen. Die erste Alternative ist die in dieser Darstellung quer nach oben abgehende Litze 36, deren Anschluß detailliert in 5 dargestellt ist. Bei der zweiten Alternative entfällt die Litze 36, allerdings ist die Konfiguration der Deckelplatte 14 identisch. Alternativ zu der Litze 36 ist nunmehr eine Endkappe 41 sowie der Führungsstift 38 und eine innerhalb der Endkappe 41 angeordnete spiralförmig konfigurierte elektrische Leiterfolie 42 vorgesehen. Diese Leiterfolie 42 besitzt ein mittleres Anschlussende 43 sowie ein radialäußeres Anschlußende 44. Das mittlere Anschlußende 43 ist an einer in einem Bodenteil 45 der Endkappe 41 aufgenommenen elektrischen Zuführung 46 befestigt. Das radial äußere Anschlussende 44 ist in die elektrische Steckverbindung 33 an der Deckelplatte 14 eingesteckt.
Der Bodenteil 45 der Endkappe 41 ist derart angeordnet, dass die Deckelplatte 14 bei maximalem Hub des Sekundärteils 3 nicht mit der elektrischen Zuführung 46 im Bodenteil 45 kollidiert.
Die 6 und 7 verdeutlichen in vergrößerter Darstellung den Aufbau der Leiterfolie 42. Die Leiterfolie 42 weist zwei in parallelem Abstand zueinander geführte Leiterbahnen 47, 48 auf. Die Leiterbahnen 47, 48 besitzen an dem gegenüber dem spiralförmigen Verlauf abgekröpften inneren Anschlussende 43 zwei Lötaugen 49, die doppelseitig kupferbeschichtet und durchkontaktiert sind.
Die Leiterfolie 42 besteht aus einer 0,2 mm dicken Polyimid-Folie, die beidseitig mit einer 70 μm dicken Kupferauflage beschichtet ist. Die Kontur der Leiterbahnen 47, 48 wird mit fotochemischen Verfahren der Platinenherstellung gefertigt. Die Kupferschicht einer Folienseite wird bis auf zwei Lötaugen 49 am mittleren Anschlussende 43 der Leiterfolie 42 entfernt. Die Lötaugen 49 werden mit dem Ende der Leiterbahnen 47, 48 auf der anderen Folienseite elektrisch durchkontaktiert. Auf diese Weise ist es möglich, die elektrische Zuführung 46 in Form einer Einschraubbuchse auf der einen Seite einzulöten und mit den Leiterbahnen 47, 48 der anderen Seite elektrisch zu verbinden. Die der elektrischen Zuführung 46 zugewandte Seite ist zusätzlich mit einer 30 μm bis 70 μm dicken, vorzugsweise 50 μm dicken, isolierenden Deckfolie geschützt. Das Aufschneiden der gesamten Leiterfolie 42 entlang der Spiralgeometerie erfolgt durch Fräsen.
Benachbart den Lötaugen 50 am radial äußeren Anschlußende 44 ist die Leiterfolie 42 um 90 Grad abgewinkelt, wobei an der Abwinkelung 51 ein Stecker 52 befestigt ist, dessen Steckkontakte 53 entgegengesetzt der zu ihnen führenden Leiterbahnen 47, 48 weisen (8).
Aus 9 wird deutlich, wie die elektrische Zuführung 46 in Form einer Einschraubbuchse die Leiterfolie 42 durchsetzt. Mit einer geeigneten Isolationsmasse 54 werden die in die Lötaugen 49 eingelöteten Kontakte der elektrischen Zuführung 46 elektrisch isoliert.

1: Tauchspulenaktor
2: Primärteil von 1
3: Sekundärteil von 1
4: Kern von 2
5: Ende von 2
6: Schraubbund an 4
7: Außenmantel von 2
8: Senkkopfschraube
9: Luftspalt
10: Zylinderabschnitt von 3
11: Ende von 10
12: Spule an 10
13: Nut in 10
14: Deckelplatte von 3
15: Einschrauböffnung in 3
16: Einschraubende von 17
17: Stößel
18: freies Ende von 17
19: Stirnseite von 2
20: Durchgangsbohrung in 4
21: Lagerschale in 20
22: Lagerschale in 20
23: Anlageschulter von 17
24: Innenseite von 14
25: Permanentmagnet
26: Axialnut in 4
27: Ende von 26
28: Stützring an 4
29: Nutsteg an 4
30: Stirnseite von 10
31: Anschlagdämpfer
32: Außenseite von 14
33: elektrische Steckverbindung
34: Stecker von 33
35: Aussparung in 14
36: Litzen an 33
37: Sackbohrung in 14
38: Führungsstift in 37
39: Führungsnut in 40
40: Wandung von 41
41: Endkappe auf 7
42: Leiterfolie
43: Anschlussende von 42
44: Anschlussende von 42
45: Bodenteil von 41
46: elektrische Zuführung in 45
47: Leiterbahn von 42
48: Leiterbahn von 42
49: Lötauge
50: Lötauge
51: Abwinklung von 42
52: Stecker
53: Steckkontakt von 52
54: Isolationsmasse
T: Kupplungsrichtung

Claims

Tauchspulenaktor umfassend: ein Primärteil (2) mit einem zylindrischen Außenmantel (7); einen in dem Außenmantel (7) angeordneten zylindrischen Kern (4), der an seinem einen Ende (5) mit dem Außenmantel (7) verbunden ist, wobei zwischen dem Kern (4) und dem Außenmantel (7) ein Luftspalt (9) vorhanden ist, in welchen ein von am Kern (4) angeordneten Magnetmitteln erzeugtes Magnetfeld radial eingeprägt ist; ein mit seinem Zylinderabschnitt (10) in den Luftspalt eingreifendes topfförmiges Sekundärteil (3); eine dem Zylinderabschnitt (10) zugeordnete Spule (12); dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetmittel aus einer Mehrzahl quaderfömiger Permanentmagnete (25) gebildet sind, welche in Axialnuten (26) gehalten gleichmäßig verteilt am Außenumfang des Kerns (4) angeordnet sind, wobei in jeder Axialnut (26) wenigstens ein Permanentmagnet (25) angeordnet ist.
Tauchspulenaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil (3) einen den Kern (4) durchsetzenden Stößel (17) aufweist, der in eine Deckelplatte (14) des Sekundärteils (3) eingeschraubt ist und an seinem Einschraubende (16) mit einer im Durchmesser vergrößerten Anlageschulter (23) an der Deckelplatte (14) abgestützt ist.
Tauchspulenaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelplatte (14) mit dem Zylinderabschnitt (10) des Sekundärteils (3) einstückig ausgebildet ist.
Tauchspulenaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer im Luftpalt (9) liegenden Stirnseite (30) des Zylinderabschnitts (10) ein Anschlagdämpfer (31) zugeordnet ist.
Tauchspulenaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagdämpfer (31) ein in einer Ringnut der Stirnseite (30) eingelassener Ring aus einem elastomeren Material ist.
Tauchspulenaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialnuten (26) an ihren der Deckelplatte (14) zugewandten Enden (27) von einem Stützring (28) verschlossen sind.
Tauchspulenaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (25) klebetechnisch befestigt sind.
Tauchspulenaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Deckelplatte (14) eine über diese axial nicht hervorstehende elektrische Steckverbindung (33) eingelassen ist.
Tauchspulenaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsrichtung (T) der Steckverbindung (33) in einer Axialebene der Deckelplatte (14) liegt.
Tauchspulenaktor nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Außenmantel (7) eine das Sekundärteil (3) abdeckende Endkappe (41) befestigt ist, mit einem Bodenteil (45), das im Abstand des Hubs des Stößels (17) zuzüglich eines Freimaßes im Abstand von der Deckelplatte (14) ausgebildet ist, wobei mittig im Bodenteil (45) eine elektrische Zuführung (46) vorgesehen ist, mit welcher ein mittleres Anschlussende (43) einer spiralförmigen elektrischen Leiterfolie (42) verbunden ist, wobei ihr radial äußeres Anschlussende (44) mit einer elektrischen Steckverbindung in der Deckelplatte (14) lösbar gekoppelt ist.
Tauchspulenaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil (3) gegenüber der Endkappe (41) verdrehgesichert ist.
Tauchspulenaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Deckelplatte (14) ein radial abstehender Führungsstift (38) angeordnet ist, der in eine Führungsnut (39) in der Wandung (40) der Endkappe (41) fasst.