DE2800204A1

DE2800204A1 - Elektromagnet mit tauchanker und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2800204A1
Application number: DE19782800204
Authority: DE
Inventors: Gerard Grandclement
Original assignee: INTERNATIONAL COLD FORGING CORP
Current assignee: INTERNATIONAL COLD FORGING CORP
Priority date: 1977-01-11
Filing date: 1978-01-03
Publication date: 1978-07-13
Also published as: GB1569509A; US4236131A; IT1089679B; MC1162A1; ES465541A1; FR2377080A1; FR2377080B1

Description

Dipl.-lng. Rudolf Seibert

Rechtsanwalt · Patentanwalt

RA u. PA Dipl.-lng. Selber!, SteinsdortstraBe 6, 8000 München 22

8000 MÜNCHEN 22, SteinsdorfstraBe 6 Telefon (089) 293414 Postscheckkonto: München 143515-801 Bankkonto: Bayer. Vereinsbank 900030

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-

DipL-lng. Rudolf Seibert Rechtsanwalt · Patentanwalt RA u. PA DIpl.-Ing. Seibert, SteinsdorfstraBe 6. 8000 München 22

28QÜ204

8000 MÜNCHEN 22. Steinsdorfstraße 6 Telefon (089) 293414 Postscheckkonto: München 143515-801 Bankkonto: Bayer. Vereinsbank 900030

Whg.:

Leonhard-Frank-StraBe 3 Telefon (089)3006784

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

809828/0830

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.

809828/0830

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.

809828/0830

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.

809828/0830

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

28ÜÜ2U4

Titel: 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-

und

bringen 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 die

809828/0830

-3-ORIGINAL INSPECTED

28ÜÜ204

-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) senkrecht

809828/0830

-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