DE3544974C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromagnet mit Steckanschluß, mit einem Spulenkörper aus Isolierstoff, der einen rohrförmigen Mittelabschnitt und zwei Stirnplatten aufweist, mit einer Wicklung und mit einem Eisenjoch, wobei eine der Stirnplatten eine Anschlußpartie mit geradlinigem Rand aufweist, an der zwei mit den Drahtenden der Wicklung elektrisch verbundene metallene flache Steckorgane angeordnet sind, und wobei die Drahtenden und ihre Verbindungsstellen mit den Steckorganen durch eine isolierende Beschichtung abgedeckt sind. Derartige Elektromagnete werden in großer Zahl hergestellt und beispielsweise in Geschirrspül- und Waschmaschinen eingebaut. Sie dienen dort zum Beispiel zur Betätigung von Dosiervorrichtungen für verschiedene Zusatzstoffe, zur Ventilbetätigung usw.

Die US-PS 42 36 131 zeigt einen Elektromagnet dieser Gattung mit zwei Steckorganen, die als Kontaktmesser ausgebildet und mit ihren gegabelten Fußteilen in vom Rand ausgehende flächenparallele Aussparungen der Anschlußpartie eingesteckt sind. Infolge einer keilähnlichen Innenform der Aussparungen spreizen sich die Fußteile auf und halten sich mit Krallen im Spulenkörper fest. Die Enden des Wicklungsdrahtes sind um je einen eingekerbten Hals der Kontaktmesser herumgeschlungen und verlötet. Nach dem Bewickeln und Verbinden der Wicklungsdrahtenden mit den Kontaktmessern wird der bekannte Spulenkörper mit Kunststoff umspritzt. An der fertigen Spule stehen die Kontaktmesser über den Rand der Anschlußpartie hinaus und bilden die einzigen vorspringenden Teile derselben.

Auch ein aus der US-PS 34 20 260 bekannter Elektromagnet eines Magnetventils, wie es für Waschmaschinen verwendet wird, ist mit einzeln vorstehenden Kontaktmessern bestückt. Diese haben eine Fensteraussparung und einen in diese hineinstehenden Anschlußfinger zum Herumschlingen und Anlöten des Drahtendes.

Obwohl die genannten Patentschriften über den Anschluß an die Kontaktmesser nichts aussagen, weiß der Fachmann, daß auf solche Kontaktmesser üblicherweise Flachsteckhülsen aufgesteckt werden, an denen die Zuleitungsdrähte durch Kerbklemmverbindungen angeschlossen sind. Die Flachsteckhülsen werden einzeln und von Hand aufgesteckt, was sehr mühsam ist, da sie sich schlecht festhalten lassen. Sie sind verhältnismäßig lang und haben üblicherweise keine isolierende Umhüllung, so daß im Anschlußbereich viel Platz vorgesehen werden muß. Je nach den Raumverhältnissen im Anwendungsfall sind deshalb auch verschiedene, zum Beispiel gerade, abgewinkelte oder abgekröpfte Formen von Kontaktmessern in Gebrauch.

Diese Formenvielfalt wie auch die bekannte Technik des Anschließens der Wicklungsdrahtenden an die Kontaktmesser behindern die Massenherstellung der Elektromagnete. Die Befestigung der massiven Kontaktmesser im Spulenkörper ist problematisch und begrenzt wegen der hohen Fliehkräfte die Drehzahl der Spulen beim Bewickeln.

Andererseits ist es aus der Zeitschrift "Der Elektroniker", Heft 12, 1981, Seiten 17 bis 22, bekannt, mit Schaltungsbausteinen bestückte elektrische Leiterplatten durch "direktes" Stecken mit einer fest angeordneten vielpoligen Federleiste zu verbinden, wobei letztere vorzugsweise Gabelkontakte enthält. Bei dieser Stecktechnik bedarf es an der Leiterplatte keiner Messerleiste oder einzelner Kontaktmesser, vielmehr sind die Leiterbahnen selbst so angeordnet und verstärkt, daß sie als "Messer" zum Einführen in die Federleisten verwendet werden können.

Schließlich gibt es für Leiterplatten sogenannte Randstecker (card edge connectors), die beispielsweise in der Produktspezifikation MT-EDGE, Ausgabe 10/82, der AMP Deutschland GmbH, Ampèrestraße 7-11, 6070 Langen, beschrieben sind. Sie dienen zum direkten Anschließen von ein- oder mehrpoligen Zuleitungen an festliegende Leiterplatten und haben blockförmige Isolierstoffgehäuse, die auf den Rand der Leiterplatte aufgesteckt werden, wobei die in den Gehäusen enthaltenen Gabelkontakte unmittelbar mit den an den Leiterplattenrand herangeführten Leiterbahnen in Kontakt kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromagneten der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß das Anschließen der elektrischen Zuleitungen bei geringem Fertigungsaufwand des Elektromagneten vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem einleitend bezeichneten Elektromagnet erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anschlußpartie als flache Steckplatte zum Aufstecken eines Randsteckers ausgebildet ist und daß die Steckorgane Kontaktlamellen sind, welche auf beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Steckplatte deckungsgleich angeordnete, sich rechtwinklig zum Rand erstreckende streifenförmige metallene Kontaktflächen bilden. Vorzugsweise sind die Kontaktlamellen U-förmig gebogene Metallbänder, die den Rand der Steckplatte umgreifen. Zweckmäßigerweise sind diese Metallbänder so weit in die Steckplatte eingelassen, daß ihre Oberflächen bündig sind.

Das Anschließen der Zuleitungen an die Elektromagnete wird durch die Verwendung von Randsteckern insofern vereinfacht, als diese sich mit Hilfe von Fertigungsrobotern selbsttätig handhaben lassen. Dabei ergibt sich einerseits durch die Mehrpoligkeit der Randstecker und andererseits durch das schnellere Arbeitstempo ein erheblicher Zeitgewinn. Außerdem sparen Randstecker durch ihre kurze Blockform Einbauraum im Anschlußbereich.

Diese Montagevorteile müssen aber nicht durch einen höheren Herstellungsaufwand erkauft werden, sondern es ergeben sich im Gegenteil auch Fertigungsvorteile. Metallbänder sind dünner und daher leichter als die bisher verwendeten Kontaktmesser, weshalb mit einer höheren Wickeldrehzahl gearbeitet werden kann.

Um der Fliehkraft zu widerstehen, wird vorgeschlagen, daß sich die Enden der U-förmig gebogenen Metallbänder in Vertiefungen der Steckplatte festkrallen. Andere wirksame Befestigungsmöglichkeiten ergeben sich dadurch, daß die U-Schenkel der Kontaktlamellen unterschiedliche Längen haben.

Um die Erhitzung der Kontaktlamellen beim Anschließen der Wicklungsdrahtenden gering zu halten, kann es zweckmäßig sein, an den Kontaktlamellen Haltefinger anzuformen, die nur eine geringe Masse haben. In diesem Fall wird vorgeschlagen, daß die Drahtenden um die Haltefinger herumgeschlungen sind. Zweckmäßigerweise läßt man die Haltefinger derart abstehen, daß es möglich ist, sie in ein flüssiges Lot zu tauchen.

Eine andere vorteilhafte Anschlußmöglichkeit besteht darin, daß die Drahtenden um am Spulenkörper angeordnete Haltefinger herumgeschlungen und mit den Kontaktlamellen punktförmig verschweißt oder verlötet sind, insbesondere durch Laserstrahl-Schweißen. Dabei wird vorausgesetzt, daß die Kontaktlamellen so angeordnet sind, daß die auf der gleichen Seite liegenden U-Schenkel unterschiedliche Längen haben. Es sind an jeder Seite der Steckplatte zwei Haltefinger angeordnet und das jeweils zwischen diesen ausgespannte Wicklungsdrahtende überquert jeweils nur den längeren Lamellenschenkel. Die Haltefinger am Spulenkörper können die Form von Stiften, Pilzköpfen o. dgl. haben. Sie verschwinden in der Kunstoffmasse, mit welcher die Spule letztendlich umspritzt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 die Stirnansicht einer teilweise nach der Schnittlinie I-I quer aufgeschnittenen Magnetspule vor dem Umspritzen,

Fig. 2 einen Axialschnitt der Anschlußseite der Magnetspule nach Fig. 1,

Fig. 3 die Draufsicht der teilweise aufgeschnittenen Magnetspule nach Fig. 1,

Fig. 4 die stirnseitige Ansicht der fertig umspritzten Magnetspule nach Fig. 1 mit dem zugehörigen Randstecker,

Fig. 5 die Draufsicht der Anschlußseite der fertigen Magnetspule nach Fig. 4,

Fig. 6 die Stirnansicht einer anderen Magnetspule vor und

Fig. 7 nach dem Umspritzen,

Fig. 8 eine räumliche Darstellung einer dritten bewickelten Magnetspule vor dem Umspritzen,

Fig. 9 die Stirnansicht an der Anschlußseite der Magnetspule nach Fig. 8 und

Fig. 10 einen Querschnitt X-X der Anschlußpartie der Magnetspule nach den Figuren 8 und 9.

Der Spulenkörper des ersten Ausführungsbeispiels nach den Figuren 1 bis 5 hat an beiden Stirnenden seines hohlzylindrischen Mittelteils Stirnplatten 1 und 2, von denen die eine kreisscheibenförmig ist und die andere, ein wenig dickere, etwa die Form eines Wappenschildes hat. Zwischen den beiden Stirnplatten ist der Spulenkörper mit einer Wicklung 3 bewickelt. Der obere Teil der Stirnplatte 2 mit dem - im fertigen Zustand gemäß Fig. 4 - geradlinigen oberen Rand 4 wird als Anschlußpartie 5 bezeichnet. Bandförmige Kontaktlamellen 6, deren oberer Abschnitt nach unten umgefaltet und dadurch im fertigen Zustand nach den Figuren 4 und 5 gedoppelt ist, sind in die Anschlußpartie 5 eingeblasen. Ihre oberen Endabschnitte sind mit der zwischen ihnen liegenden Isolierstoffpartie 7 und zwei kleinen Zwickeln 8 oberflächenbündig und bilden eine rechteckige sogenannte Steckplatte 30 mit einer Dicke d von 1,6 mm (Fig. 5). Die Steckplatte weist zu beiden Seiten der Kontaktlamellen 6 Randschlitze 9 auf und ist an drei Seiten von dem wesentlich dickeren Werkstoff der Anschlußpartie 5 umgeben, wodurch das Isolierstoffgehäuse eines an sich bekannten Randsteckers 10, an dem die beiden Leitungsadern 11 einer Stegleitung angeschlossen sind, eine hervorragende Führung erhält.

Vor dem Umspritzen mit Kunststoff und der dadurch bewirkten endgültigen Formgebung stellt sich der Spulenkörper gemäß den Figuren 1 bis 3 dar. Die Umfangsfläche der Anschlußpartie an der Stirnplatte 2 weist eine v-förmige Nut 12 auf, die beidseitig nach unten tangential ausläuft. Im Bereich der Ecken des Wappenschildes sind zwei Haltefinger 13 und 14 mit kegelstumpfförmigen Köpfen angeformt, deren Achsen sich etwa parallel zueinander und zu den Steckorganen erstrecken. Fig. 3 zeigt, daß diese Haltefinger so angesetzt sind, daß ihre Köpfe den Wickeldraht in die Nut 12 hineinleiten. Zwischen den Haltefingern 13 und 14 befinden sich zur Stirnplatte 2 flächenparallele Aufnahmetaschen 15 für die Kontaktlamellen 6. Der obere Rand der Anschlußpartie 5 hat an der Wicklungsseite einen Ausschnitt in der Breite der umgefalteten Enden der Kontaktlamellen 6 und an der gegenüberliegenden Seite eine rechteckige Quernut 16. Inmitten des Ausschnitts sitzt ein schmaler treppenförmiger Vorsprung 17, dessen der Wicklung zugewandte Treppenstufe höher ist. Die beiden Kontaktlamellen 6 sind in diesem Stadium durch einen Verbindungssteg 18 zu einem symmetrischen H-förmigen Gebilde miteinander verbunden und noch nicht vollständig in die Aufnahmestaschen 15 eingesteckt. Der Verbindungssteg 18 liegt auf der niederen Stufe des Vorsprungs 17 auf.

Der Arbeitsablauf bei der Herstellung der beschriebenen Magnetspule ist folgender: Zunächst wird der Spulenkörper bewickelt. Bei Linkslauf in Richtung des Pfeiles nach Fig. 1 wird der aus einer steuerbar beweglichen Drahtführungsdüse kommende Wickeldraht mit einem Anfang durch ein oder zweimaliges Umschlingen an dem Haltefinger 13 festgemacht. Im Verlauf einer Viertelsdrehung des Spulenkörpers wird er dann über der Vorsprung 17 geführt und um den Haltefinger 14 herumgeschlungen. Sodann läuft der Draht über die auslaufende Nut 12 in den Winkelraum und füllt diesen unter hin und hergehenden Bewegungen der Drahtführungsdüse nahezu voll. Nach dem Bewickeln wird auch der Endabschnitt des Drahtes um den Haltefinger 13 geschlungen, über den Vorsprung 17 geführt und schließlich am Haltefinger 14 festgemacht. Nun werden die zusammenhängenden Kontaktlamellen 6 in die Aufnahmetaschen 15 eingesteckt, bis der Verbindungssteg 18 auf der niederen Stufe des Vorsprungs 17 aufsteht (Fig. 2). Beim Einstecken wird darauf geachtet, daß die zwischen den Haltefingern 13 und 14 ausgespannten Wickeldrähte 19 gemeinsam vor den langen Schenkeln der Kontaktlamellen 6 vorbeilaufen. Nun werden die kurzen Schenkel der Kontaktlamellen, die bisher nur um etwa 150° umgefaltet waren, an die langen Schenkel herangedrückt, wobei sie die Wickelfläche 19 einklemmen. Sodann werden mittels einer besonderen Stanzvorrichtung oder dergleichen der Vorsprung 17 des Spulenkörpers und der Verbindungssteg 18 zwischen den Steckorganen 6 entfernt und dabei gleichzeitig auch die Wickeldrähte 19 abgetrennt, die sich zwischen den beiden Kontaktlamellen erstrecken. Die beiden Vorgänge des Zusammenklemmens der Kontaktlamellen und des Abtrennens werden vorzugsweise in einer Vorrichtung durchgeführt. Danach werden die beiden aufeinanderliegenden Schenkel der Kontaktlamellen mit Hilfe eines Laserstrahls miteinander und mit den eingeklemmten Drahtenden in kleinen Schweißzonen 20 miteinander verschweißt. Schließlich werden die beiden Kontaktlamellen 6 vollends eingesteckt und sodann der gesamte Spulenkörper mit Kunststoff umspritzt, so daß er die in den Fig. 4 unf 5 dargestellte Außenform erhält, wobei auch die Wicklung abgedeckt ist. Die Haltefinger 13 und 14, die Schweißverbindungen und der alte, in Fig. 4 strichpunktiert angedeutete Umriß verschwinden in dem zusätzlich aufgebrachten Werkstoff.

In den Figuren 6 und 7 ist bei einem ähnlichen Spulenkörper eine andere Anschlußtechnik angedeutet. Die Anschlußpartie des ursprünglichen Spulenkörpers nach Fig. 6 hat einen geraden Rand, zwei Aufnahmetaschen und zwischen diesen einen Vorsprung 21. Die verwendeten Kontaktlamellen 22 haben jedoch in der Mitte einen quer abstehenden Arm mit einem abgewinkelten Haltefinger 23 bzw. 24. Diese Kontaktlamellen 22 müssen fliehkraftfest in dem Spulenkörper angebracht sein. Bei Linksdrehung wird der Anfang des Wickeldrahtes um den Haltefinger 24 und das Ende nach der Bewicklung um den Haltefinger 23 geschlungen und festgelötet. Nach dem Umspritzen hat der Spulenkörper die in Fig. 7 dargestellte Form, wobei die Abmessungen der Steckplatte 30 denjenigen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels entsprechen. Der Umriß des ursprünglichen Spulenkörpers ist in Fig. 7 strichpunktiert angedeutet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 bis 10 sind die Stirnplatten des Spulenkörpers mit 25 und 26 und die Wicklung mit 27 bezeichnet. Als Kontaktlamellen sind U-förmig gebogene Metallbänder 28 und 29 über den Rand der Steckplatte 30 gefügt und so weit in entsprechende Oberflächenvertiefungen eingelassen, daß sie mit der angrenzenden Kunststoffoberfläche etwa bündig sind. Die Enden der Metallbänder sind abgekantet und krallen sich in entsprechenden Vertiefungen der Steckplatte 30 fest.

Zur Herstellung der elektrischen Verbindung mit dem Wickeldraht 31 ist es hier wesentlich, daß das Metallband 29 an der der Erregerwicklung zugewandten Seite und das Metallband 28 an der Außenseite einen längeren Schenkel haben. An der Basis der Steckplatte 30 sind vier abgewinkelte Haltefinger 32 bis 35 angeformt, deren freie Schenkel bezüglich der Spulenachse radial nach außen weisen. Die Anordnung ist so getroffen, daß zwischen den Haltefingern 32 und 33 sowie 34 und 35 ausgespannten Drähte über die langen Schenkel der Metallbänder hinweglaufen. An den Kreuzungsstellen sind die Drähte durch punktförmige Schweißstellen 36 und 37 mit dem betreffenden Metallbandschenkel elektrisch verbunden.

Die Bewicklung erfolgt in der Weise, daß der aus einer Drahtführungsdüse 38 kommende Wickeldraht zunächst um den Haltefinger 32 und anschließend unter Drehung der Spule in Pfeilrichtung um den Haltefinger 33 geschlungen wird. Der Wickeldraht verläuft dann in einer schrägen Nut 39 der Stirnplatte 26 zum Wicklungsraum. Nach dem Bewickeln wird das Drahtende um den Haltefinger 34 und schließlich um den Haltefinger 35 geschlungen und abgeschnitten. An den zwischen den Fingern ausgespannten Drahtstücken kann nun die Schweißung mittels eines Laserstrahls vorgenommen werden. Schließlich wird auch hier der bewickelte Spulenkörper mit Kunststoff umspritzt, wodurch sich die strichpunktiert angedeutete Umhüllung 40 ergibt, welche die Wicklung 27, die Enden der Metallbänder 28 und 29, die Schweißstellen 36 und 37 und die Haltefinger 32 bis 35 einschließt.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ergibt sich die endgültige Form der Anschlußpartie und ggf. der Steckplatte durch Kunststoffauftrag in einem zweiten Spritzgußvorgang. Es ist aber auch möglich, die Isolierung der Anschlußstellen der Wickeldrähte an den Kontaktlamellen durch Tauchen in einen flüssigen Kunststoff oder durch ein Sinterverfahren zu bewerkstelligen, ohne daß sich die Form der Anschlußpartie ändert.

Claims (7)

1. Elektromagnet mit Stechanschluß, mit einem Spulenkörper aus Isolierstoff, der einen rohrförmigen Mittelabschnitt und zwei Stirnplatten aufweist, mit einer Wicklung und mit einem Eisenjoch, wobei eine der Stirnplatten eine Anschlußpartie mit geradlinigem Rand aufweist, an der zwei mit den Drahtenden der Wicklung elektrisch verbundene metallene flache Steckorgane angeordnet sind, und wobei die Drahtenden und ihre Verbindungsstellen mit den Steckorganen durch eine isolierende Beschichtung abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußpartie als flache Steckplatte (30) zum Aufstecken eines Randsteckers (10) ausgebildet ist und daß die Steckorgane Kontaktlamellen (6; 22; 28; 29) sind, welche auf beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Steckplatte (30) deckungsgleich angeordnete, sich rechtwinklig zum Rand erstreckende streifenförmige metallene Kontaktflächen bilden.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktlamellen U-förmig gebogene Metallbänder (28, 29) sind, die den Rand der Steckplatte (30) umgreifen.

3. Elektromagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Enden der U-förmig gebogenen Metallbänder (28, 29) in Vertiefungen der Steckplatte (30) festkrallen.

4. Elektromagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die U-Schenkel der Kontaktlamellen (28, 29) unterschiedliche Längen haben.

5. Elektromagnet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktlamellen (28, 29) so angeordnet sind, daß die auf der gleichen Seite liegenden U-Schenkel unterschiedliche Längen haben.

6. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtenden um Haltefinger (23, 24) der Kontaktlamellen (22) herumgeschlungen sind.

7. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtenden (19) um am Spulenkörper angeordnete Haltefinger (13, 14; 32 bis 35) herumgeschlungen und mit den Kontaktlamellen (6; 28, 29) punktförmig verschweißt oder verlötet sind.