DE2800204A1 - Elektromagnet mit tauchanker und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Elektromagnet mit tauchanker und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
Dipl.-lng. Rudolf Seibert
Rechtsanwalt · Patentanwalt
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Whg.:
Leonharcf-Frank-StraBe 3 Telefon (089) 3006764
t. to
Anwaltsakte 3249
INTERNATIONAL COLD FORGING CORPORATION, Monaco
Elektromagnet mit Tauchanker und Verfahren zu seiner Herstellung
809828/0830
-AnSprüche-
-2-
28QÜ204
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Elektromagneten mit Tauchanker und die konstruktive
Ausgestaltung derartiger Elektromagnete. Derartige Elektromagnete
werden bevorzugt zum Betätigen von Magnetventilen oder anderen Schaltvorrichtungen verwendet. Sie ermöglichen
abhängig von ihrem Erregungszustand ein Betätigen des Ventils bzw. der Schaltvorrichtung durch das Anziehen und
Freigeben eines federbelasteten Tauchankers (Tauchkern).
Im allgemeinen besitzen Elektromagnete mit Tauchanker, und speziell solche für Ventile von Waschmaschinen einen
Spulenkörper aus Plastik, auf welchem die Spulenwicklung aus Kupferdraht aufgebracht wird. TJie Lage der Spulenwicklung
wird anschließend durch einen Plastiküberzug geschützt. Die Teile, welche den Magnetkreis bilden, werden
anschließend um diese überzogene Spule montiert. Sie bestehen im allgemeinen aus einem magnetischen Rückschluß,
welcher die Spule umgibt, und aus zwei vorzugsweise zylindrischen Hohlteilen, welche an die beiden Enden des
magnetischen Rückschlusses anschließen und von beiden Seiten in das Innere der Spule geführt sind.
Eine derartige Herstellungsweise muß die folgenden Nachteile an einem Elektromagneten in Kauf nehmen. Der für
die Spulenwicklung auf dem Spulenkörper zu verwendende Kupferdraht muß ausreichend fest sein, damit er nicht
während und nach dem Wickeln verformt wird oder gar abreißt. Deshalb muß auch die Innenwand des Spulenkörpers
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ausreichend stark ausgebildet sein. Dies führt wiederum dazu, daß selbst die innersten Windungen der Spule von
den magnetischen Teilen im Inneren des Spulenkörpers einen entsprechend großen Abstand aufweisen, was einen zusätzlichen
magnetischen Verlust bedeutet. Andererseits muß auch der nach dem Vergießen aufzubringende magnetische
Rückschluß notwendigerweise sehr voluminös sein, weil er um die Vergußmasse herumreichen muß. Dies führt dann
zu relativ schweren und sehr unhandlichen Magnetsystemen.
Die beiden zylindrischen Hohlteile innerhalb der Spulenöffnung müssen fest mit dem magnetischen Rückschluß verbunden
werden, um eine gute Halterung und gute magnetische Eigenschaften des Gesamtkreises zu garantieren. Dies erfordert
sehr genaue Justiertolleranzen zwischen diesen Teilen. Die Befestigungsteile führen dabei zu einer weiteren
räumlichen Entfernung zwischen Magnetteilen und Spulendraht, was einen weiteren nachteiligen Verlust an
magnetischer Energie und zusätzlichen Materialaufwand . speziell an Kupferdraht bedeutet.
Aufgabe der Erfindung ist es,ein Verfahren und einen nach
diesem Verfahren gefertigten Elektromagneten anzugeben, der die vorgenannten Nachteile nicht aufweist und der
insbesondere mit einer sehr dünnen Spulenkörperinnenwand auskommt und dessen Eisenkreis möglichst nahe an
der Spulenwicklung geführt ist.
Diese Aufgabe wird durch einen gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellten Elektromagneten gelöst. Der
Elektromagnet hat dabei den im Kennzeichen des Anspruchs 3 wiedergegebenen Aufbau.
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28ÜÜ20A
Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird ein Elektromagnet
also dadurch gefertigt, daß zunächst also vor dem Wickeln der Spule die zwei magnetischen Hohlteile eingesetzt
werden. Damit kann die Stärke der Innenwandung des Spulenkörpers reduziert werden. Anschließend wird die
Spule gewickelt und der magnetische Rückschluß wird vor dem Umgießen auf die magnetischen Hohlteile und um den
Spulenkörper herum aufgesetzt. Die so gebildete Einheit wird anschließend umgössen.
Durch diese Maßnahmen werden die vorgenannten Nachteile beseitigt.
Außerdem wird der Aufbau eines verbesserten Elektromagneten (geringere Verluste) ermöglicht. Das Umgießen selbst wird
vereinfacht, da der bereits aufgebrachte magnetische Rückschluß die ganze Einheit fest und handlich macht. Dabei
wird auch der sehr feine Kupferdraht beimErkalten und Aushärten einer geringeren Spannung der Vergußiaasse nur
unterworfen.
Weitere Vorteile, welche durch die Maßnahmen nach der Erfindung erreicht werden können, werden im folgenden anhand
eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Elektromagneten gemäß der Erfindung längs der Linie I-I, wie sie in Fig. 2
eingezeichnet ist,
Fig. 2 eine Draufsicht auf diesen Elektromagneten, wobei aus Anschaulichkeitsgründen ein Teil der Einbettung
weggenommen ist,
809828/0830 "8~
28QQ2Q4
Fig. 3 ein Beispiel für die Montage von einem Elektromagneten gemäß der Erfindung auf den oberen Teil
eines Magnetventils,
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Elektromagneten gemäß Fig. 3 und
Fig. 5 und 6 Beispiele von fertig montierten Magnetventilen mit Elektromagneten gemäß der Erfindung und
in etwa natürlicher Größe.
Die Fig. 1 und 2 zeigen die verschiedenen Teile zum Aufbau eines Elektromagneten, wie er gemäß der Erfindung aufgebaut
und gefertigt werden soll. Ein Spulenkörper 1 aus Kunststoff oder anderem Isoliermaterial umgibt die Achse
des Elektromagneten. Er ist bis auf ein Teil, welches zur Aufnahme von Anschlußklemmen 2 und 3 dient, symmetrisch
aufgebaut. An den Anschlußklemmen werden Anfang und Ende des Spulendrahtes fixiert. Die Spulenwicklung selbst ist
schematisch eingezeichnet und mit 4 bezeichnet.
Der Spulenkörper 1 besitzt Aussparungen zur Aufnahme von Hohlstücken 5 und 6 aus Magnetmaterial, die dort vor dem
Aufbringen der Spulenwicklung eingesetzt werden. Diese Hohlstücke 5 und 6 können mit geringer Reibung in den
Spulenkörper 1 eingesetzt werden und weisen einen ebenen Teil oder Flansch auf, der als Widerlager auf der Ober-
und Unterseite des Spulenkörpers dient. Die Hohlstücke
5 und 6 verstärken mechanisch den zylindrischen Innenteil des Spulenkörpers 1 und garantieren, daß der tatsächliche
Durchmesser auch beim Wickeln des Drahtes unter starkem Zug trotz der sehr geringen Stärke 1d der Wandung
erhalten bleibt. Die magnetischen Hohlteile 5 und
6 liegen dabei sehr nahe an den inneren Windungen der Spulenwicklung, wodurch die magnetischen Verluste im
zylindrischen Innenteil des Spulenkörpers wesentlich reduziert werden.
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28ÜU204
Nach dem Wickeln wird der magnetische Rückschluß 7 in Form eines "U" auf den Spulenkörper aufgeschoben, und
zwar mit seinen seitlichen Teilen auf die ebenen Oberflächen der Flanschteile der magnetischen Hohlteile 5
und 6, welche geringfügig über die Seitenbegrenzung des Spulenkörpers 1 vorstehen.
Der magnetische Rückschluß 7 wird in der Querrichtung geführt und gehalten durch Rippen 1c auf dem Spulenkörper
1.
Die auf diese Weise gebildete Einheit wird dann vergossen, d.h. in Kunststoff eingebettet, welcher unter Druck in
eine Form eingespritzt wird. Die Vergussmasse ist in den Fig. 1 und 2 mit 8 bezeichnet. Zum Vergießen wird
die Einheit aus Spulenkörper 1 mit Wicklung 4 und den Anschlußklemmen 2 und 3, dem magnetischen Hohlteilen
5 und 6 und dem magnetischen Rückschluß 7 in eine Form gegeben und in dieser mittels der magnetischen Hohlteile
5 und 6 dadurch gehalten, daß Dorne der Formwandung in die zylindrische Innenbohrung eingeführt werden.
Die Vergußmasse umschließt die gesamte Einheit vollständig mit Ausnahme der Innenbohrung der zylindrischen Hohlteile
und damit des Spulenkörpers. Außerdem bleiben die Enden der Anschlußklemmen frei. Das Hineindrücken der Vergußmasse
in die Form, ebenso wie das Schrumpfen des Materials 8 selbst sichert eine gute Verbindung zwischen
den Seitenteilen des magnetischen Rückschlusses 7 und den ebenen Teilen der magnetischen Hohlteilen 5 und 6,
wodurch ein einwandfreier magnetischer übergang zwischen diesen Teilen und ein geringer magnetischer Widerstand
des ganzen Kreises garantiert wird.
809828/083Ü ~1°
280Ö204
Umgekehrt begrenzt dieser Aufbau des Magnetkreises das Schrumpfen des Einbettungsmaterials, wodurch gleichzeitig
der Druck auf die Kupferwicklung und der Zug auf den feinen und gefährdeten Kupferdraht begrenzt und damit
das Risiko des Abreißens von diesem Draht beim späteren Arbeiten dos Elektromagneten vermindert wird.
In der Fig. 3 ist als Ausführungsbeispiel, um einen Verwendungszweck
zu zeigen, eine Elektromagneteinheit 9 dargestellt, wie sie gemäß vorstehender Erläuterung aufgebaut
wird innerhalb eines Magnetventils.
Das obere Teil des Magnetventils in Form eines Rohrkörpers 10 ist im Schnitt dargestellt, um den Magnetkern 11 und
die Rückstellfeder 12 zu zeigen.
Im Arbeitszustand wird die Elektromagneteinheit 9 auf den Rohrkörper 10 des Magnetventils aufgesetzt, derart, daß
der Magnetkern 11 sich in dem intensiven Magnetfeld zwischen den magnetischen Hohlteilen 5 und 6 befindet und
der Anzugskraft des Elektromagneten ausgesetzt wird.
Die Elektromagneteinheit kann auf den Rohrteil 10 des
Magnetventils über eine Außendichtung 13 gehalten werden, welche am obersten Ende des Rohrteils 10 angebracht ist.
Die Elektromagneteinheit 9 weist Nuten oder Vertiefungen 15 auf ihren Stirnflächen auf und ein Flansch am Rohrteil
10 des Magnetventils besitzt eine Nase 14, welche in eine der Nuten 15 gesteckt wird, um ein Verdrehen von
Elektromagneten relativ zu dem Ventil zu verhindern. Mehrere Nuten 15 sind vorgesehen um die Elektromagneteinheit
in verschiedenen Drehwinkeln aufsetzen zu können.
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28ÜÜ204
Die Elektromagneteinheit trägt die Nuten 15 auf seinen
beiden Stirnseiten, um die Anschlüsse oben, wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt, oder auch gegenüber an seiner Unterseite,
sofern gewünscht, anbringen zu können je nach den Platzverhältnisses in der Maschine. Dieser Vorteil wird
dadurch ermöglicht, daß der Elektromagnet hinsichtlich des Magnetkreises und seiner Befestigung auf dem Ventil
symmetrisch zur Ebene PP, wie sie in Fig. 1 eingezeichnet ist, aufgebaut ist.
Die Fig. 6 zeigt maßstabsgerecht ein Magnetventil mit zwei Anschlüssen 18 und 19, die mit zwei Elektromagneteinheiten
9 versehen sind, um einen weiteren Vorzug der Elektromagneteinheit 9 gemäß der Erfindung zu zeigen,
welcher in der Reduzierung des Platzbedarfes aufgrund des
kompakten Aufbaus einer Elektromagneteinheit 9 besteht.
Bei diesem Ventil 17 wurden die Anschlußklemmen um 90°
gegen die Längsausdehnung der Ventile versetzt und die Verbindungsleitungen der beiden Elektromagneteinheiten,
welche mit 20, 21, 22 und 23 bezeichnet sind, verlaufen in derselben Richtung, wodurch gegenüber herkömmlichen
"Vielanschlußanordnungen" eine wesentliche Platzreduzierung erreicht wird.
Die Erfindung wurde anhand einiger Ausführungsmöglichkeiten erläutert, die jedoch die Anwendung der Erfindung
nicht begrenzen. Im Rahmen der in den Patentansprüchen festgelegten Offenbarung sind vielmehr viele Varianten
mit Vorteil anwendbar.
809828/0830
Claims (9)
- 28ÜÜ2U4Titel: Elektromagnet mit Tauchanker und Verfahren zu seiner Herstellung.Ansprüche/ 1.^Verfahren zum Herstellen eines Elektromagneten mit Tauchanker, bestehend aus einem Spulenkörper aus Isoliermaterial, an welchem die Anschlußklemmen für den Spulendraht vorgesehen sind und auf welchen die Spulenwicklung aufgebracht wird, und bestehend aus einem Magnetkreis, der aus zwei magnetischen Hohlstücken, welche in das Innere des Spulenkörpers eingesetzt sind, und einem magnetischen Rückschluß, welcher um die Spulenwicklung hermngeführt ist, aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Hohlstücke (5, 6) in den Spulenkörper (1) vor dem Auf-undbringen der Wicklung eingesetzt werden* nach dem Aufbringen der Wicklung (4) der Magnetkreis durch Aufsetzen des magnetischen Rückschlusses (7) geschlossen wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit aus Spulenkörper magnetischen Hohlstücken, Wicklung und magnetischem Rückschluß mit Isoliermaterial, vorzugsweise Kunststoff, vergossen wird.
- 3. Elektromagnet mit Tauchanker bestehend aus einem Spulenkörper, auf welchem die Anschlußklemmen für den Spulendraht befestigt sind und welcher die809828/0830-3-ORIGINAL INSPECTED28ÜÜ204-X-Spulenwicklung trägt, und weiter bestehend aus einem aus zwei magnetischen Hohlstücken und einem um die Spule geführten magnetischen Rückschluß aufgebauten Magnetkreis, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Hohlstücke (5, 6) in das Innere des Spulenkörpers (1) vor dem Aufbringen der Spulenwicklung (4) eingesetzt sind.
- 4. Elektromagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden magnetischen Hohlstücke (5 und 6) eine ebene ringförmige Außenfläche aufweisen, welche sich geringfügig über die Begrenzungsfläche des Spulenkörpers (1) erstreckt und auf welche die Innenflächen des magnetischen Rückschlusses (7) aufsetzbar sind.
- 5. Elektromagnet nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Spulenkörpers Führungsrippen (1c) zur Führung und Halterung des magnetischen Rückschlusses (7) aufweist.
- 6. Elektromagnet nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit aus Spulenkörper (1) mit Spulenwicklung (4), magnetischen Hohlstücken (5, 6), magnetischem Rückschluß (7) und Anschlußklemmen in ein thermoplastisches Material derart eingebettet ist, daß die Enden der Anschlußstücke ebenso wie die zylindrischen öffnungen der magnetischen Hohlstücke frei sind zur Aufnahme des Tauchankers (11) gegebenenfalls zusammen mit seiner Führung (10).
- 7. Elektromagnet nach Anspruch 3, 4 und 6, gekennzeichnet durch einen symmetrischen Aufbau hinsichtlich der Ausbildung des Magnetkreises und der Befestigungsglieder in Bezug auf die Mittelebene (P-P) senkrecht809828/0830-4-28ÜÜ204-A -zur Spulenachse, so daß die Einheit in zweierlei Weise direkt oder um 180° gedreht auf ein Magnetventil oder eine andere Vorrichtung mit Tauchanker aufsetzbar ist.
- 8. Elektromagnet nach Anspruch 3, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung (9) eine Vielzahl von Nuten oder Ausnehmungen (15) am Umfang auf beiden Seiten der Stirnflächen aufweist, um ein Einsetzen des Tauchankers (11) bzw. seiner Führung (10) gegen Verdrehung in verschiedenen Winkelpositionen zu ermöglichen und diesen in dieser Position zu fixieren.
- 9. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 3 bis 8, welcher bestimmt ist zur Montage auf einem Magnetventil mit zwei oder mehr gesteuerten Ausgängen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemmen (20, 21) um abgewinkelt und in einheitlicher Richtung ausgerichtet sind, um ein Verdrahten des Magnetventils zu erleichtern.0 9 8 7 R / Π 8 3 Π
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