DE3817057A1

DE3817057A1 - Verfahren zur herstellung einer einlagigen sensorspule

Info

Publication number: DE3817057A1
Application number: DE19883817057
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Dr Dobler; Hansjoerg Dipl Ing Hachtel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1988-05-19
Publication date: 1989-05-24

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer einlagigen Sensorspule nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten Sensorspulen wird auf einem Träger ein Draht, z.B. aus Kupfer aufgewickelt. Insbesondere in Rohren ist es schwierig, die Wicklung an der Innenwand mit gleichmäßiger Steigung anzubringen. Bei einer Wicklung auf der Außenwand wird die Meßempfindlichkeit durch die Dicke des Trägers reduziert.

Ferner ist es auch bekannt, Flachspulen durch chemisches oder elek trochemisches Ätzen herzustellen. Auch diese Herstellungsverfahren sind bei an Innenwänden angeordneten Sensorspulen nur bedingt an wendbar.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von einlagigen Sen sorspulen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil, daß es besonders einfach und kostengünstig anwendbar ist. Es ist keine zusätzliche Isolierung zwischen den ein zelnen Windungen der so hergestellten Sensorspulen notwendig. Die gewünschte Steigung ist leicht einstellbar und dadurch die Breite der elektrisch leitenden Zone, durch die die Windungszahl der Sen sorspule bestimmt wird. Die Wicklungszahl ist besonders gleichmäßig über die Länge der Wand verteilt, da das Werkzeug mit Hilfe von Vor schubeinrichtungen sehr genau steuerbar ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Herstel lungsverfahrens möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 und 2 die Verfahrensschritte bei einer auf einer Außenwand aufgebrachten Sensorspule,

Fig. 3 bei einer auf einer Innenwand aufgebrachten Sensorspule und

Fig. 4 das Verfahren für die Stirn seite eines Stabsensors.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist mit 10 ein rohrförmiger, aus elektrisch nicht leiten dem Material hergestellter Träger für eine Sensorspule bezeichnet, auf dem eine Schicht 11 aus elektrisch leitfähigem Material aufge bracht ist. Mit Hilfe eines spitzen Werkzeugs 12, insbesondere einem Drehmeißel, wird, wie in Fig. 2 dargestellt, in die Schicht 11 ein Gewinde 13 eingebracht. Das Gewinde 13 ist dabei so tief, daß zwi schen den einzelnen Windungen kein elektrisch leitfähiges Material der Schicht 11 stehen bleibt. Die Tiefe des Gewindes 13 ist also mindestens bis zur Wand des Trägers 10 auszubilden. Eine Beschädi gung der Oberfläche des Trägers 10 ist für das Meßverfahren vernach lässigbar. Abhängig vom verwendeten Material für die Schicht 11 kann das Werkzeug 12 spanabhebend arbeiten, oder das Gewinde 13 kann in die noch weiche Schicht 11 eingedrückt werden, die man anschließend aushärten läßt. Abhängig von der gewünschten Form des Gewindes kann als Werkzeug ein parallel oder spitz zugeschliffener Drehmeißel ver wendet werden. Je schärfer und je spitzer die Spitze des Drehmeißels ist, desto größer kann die Windungsanzahl pro Längeneinheit auf dem Träger 10 sein. Ferner bestimmt die beim Drehen des Gewindes 13 ge wählte Steigung im wesentlichen die Breite der elektrisch leitenden Zone der so hergestellten Spule. Das Werkzeug 12 kann mit Hilfe ei ner hydraulischen Vorschubeinrichtung bewegt werden. Diese Vorschub einrichtungen sind technisch so genau und gleichmäßig steuerbar, daß eine Sensorspule mit gleichmäßiger Wicklung möglich ist.

Die metallische Schicht 11 kann galvanisch oder z. B. mit Plasma spritzen auf den Träger 10 aufgebracht werden. Statt einer Schicht 11 kann auch eine Hülse aus elektrisch leitfähigem Material auf dem Träger 10 angeordnet werden. Diese Hülse wird auf den Träger aufge schoben oder in ihn hineingeschoben und z.B. durch Verkleben oder Aufschrumpfen mit dem Träger 10 fest verbunden. Das Einbringen des Gewindes in die Hülsenoberfläche wird, wie oben bei der metallischen Schicht beschrieben, ausgeführt.

Besonders vorteilhaft und einfach ist das Herstellungsverfahren, wie in Fig. 3 gezeigt, für eine an der Innenwand 15 eines Trägers 10 a angeordneten Sensorspule. Als Werkzeug wird ein Innenmeißel 16 ver wendet. Mit den herkömmlichen Wicklungsmethoden ist es besonders schwierig, eine Drahtwicklung an der Innenwand eines Trägers gleich mäßig anzuordnen.

In Fig. 4 ist das Verfahren für eine an der Stirnseite 17 eines Stabsensors 18 aufgebrachten Schicht 11 a gezeigt. Das Gehäuse 13 a wird hier mit Hilfe eines senkrecht zur Stirnseite angeordneten Meißels 12 a eingebracht. Statt eines Drehmeißels kann auch ein Laser zum Einbringen des Gewindes verwendet werden.

Die Meßspule kann z.B. zur Bestimmung von Wegänderungen nach dem so genannten induktiven oder Wirbelstrommeßprinzip verwendet werden. Über nicht dargestellte Anschlußkontakte kann die Spule mit einem hochfrequenten Wechselstrom durchflossen sein. Zur Messung wird in die Spule ein metallischer Tauchkern hineingeschoben. An der Spule entsteht ein magnetisches Wechselfeld, das auf der metallischen Oberfläche des Tauchkerns Wirbelströme bewirkt. Je größer dabei die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche des Tauchkerns ist, desto mehr Wirbelströme werden erzeugt. Ferner ist die Größe der erzeugten Wir belströme abhängig vom verwendeten Material des Tauchkerns sowie vom Abstand der Spule zu der Oberfläche des Tauchkerns. Durch die er zeugten Wirbelströme wird der Spulen-Wechselstromwiderstand verrin gert, was eine Verkleinerung der an der Spule anliegenden Spannung bewirkt. Insbesondere bei der Ausbildung nach Fig. 3 kann bei der Messung eine beträchtliche Empfindlichkeitszunahme bewirkt werden. Sowohl bei auf Trägern aufgewickelten Drähten als auch bei der Aus bildung nach Fig. 1 wird zwangsläufig der Abstand zwischen dem Tauchkern und der Meßspule durch die Dicke des Trägers 10 ver größert. Wie aber oben ausgeführt, ist die Größe der erzeugten Wirbelströme abhängig vom Abstand der Spule zu den Oberflächen des Tauchkerns. Statt eines Tauchkerns kann im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 auch ein hülsenförmiger Kern relativ zur Spule bewegt wer den. ln diesem Fall ist es möglich, den Träger auch als Vollzylinder auszubilden. Als Material für die Schicht 11 bzw. die Hülse kann vorzugsweise Bunt- oder Leichtmetall verwendet werden. Insbesondere Kupfer oder Aluminium hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer einlagigen Sensorspule, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Träger (10) aus elektrischem Isolier werkstoff eine Schicht (11) aus metallischem Werkstoff angeordnet ist und daß mit Hilfe eines spitzen Werkzeugs ein Gewinde (13) so tief in die Schicht (11) eingebracht wird, daß eine elektrisch lei tende und eine elektrisch nicht leitende Zone jeweils nebeneinander verlaufend entsteht.

2. Verfahren zur Herstellung einer einlagigen Sensorspule, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Träger (10) aus elektrischem Isolier werkstoff eine Hülse aus metallischem Werkstoff fest angeordnet ist und daß mit Hilfe eines spitzen Werkzeugs ein Gewinde (13) so tief in die Hülse (11) eingebracht wird, daß eine elektrisch leitende und eine elektrisch nicht leitende Zone jeweils nebeneinander verlaufend entsteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (11) galvanisch auf dem Isolierstoff des Trägers (10) auf gebracht ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Hülse oder die Schicht (11) aus Bunt- oder Leichtmetall besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß der Träger (10) ein rohrförmiger Körper ist, an dessen In nenwand (15) die Schicht aufgebracht oder die Hülse fest angeordnet ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß der Träger (10) ein rohrförmiger Körper oder ein Vollzylin der ist, an dessen Außenwand die Schicht (11) aufgebracht oder die Hülse fest angeordnet ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß die Zonen gewindeförmig verlaufen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß der Träger ein Stabsensor ist und die Schicht (11) auf des sen Stirnseite (17) aufgebracht ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen spiralförmig verlaufen.