WO2000033330A1 - Electromagnet with a plastic housing, especially for an electromagnetic actuator - Google Patents

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WO2000033330A1
WO2000033330A1 PCT/EP1999/009230 EP9909230W WO0033330A1 WO 2000033330 A1 WO2000033330 A1 WO 2000033330A1 EP 9909230 W EP9909230 W EP 9909230W WO 0033330 A1 WO0033330 A1 WO 0033330A1
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coil
yoke body
electromagnet
housing
pole face
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PCT/EP1999/009230
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Michael Schebitz
Martin Pischinger
Klaus Quentin
Ulrich Müller
Stefan Trampert
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Fev Motorentechnik Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
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    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/081—Magnetic constructions

Definitions

  • Electromagnet with plastic housing especially for an electromagnetic actuator
  • Electromagnetic actuators for actuating an actuator in particular electromagnetic actuators for actuating gas exchange valves on piston engines, have to be mass-produced in large quantities and therefore also inexpensively.
  • DE-A-198 25 728 is an electromagnetic actuator for actuating an actuator, which is connected to an armature that is movably guided against the force of at least one return spring, and with two electromagnets each having a pole face, each in a partial housing are made of metallic material, which is provided with an opening which is at least open in the direction of the armature and into which there is a recess provided with a coil
  • Yoke body is used, the surface facing the armature forms the pole face, and which is arranged in mirror image to the other part of the housing.
  • the object of the invention is to design the electromagnets required for the electromagnetic actuator in such a way that they are easier to manufacture but can also be used for a wide variety of applications.
  • an electromagnet for an electromagnetic actuator for actuating an actuator which has a yoke body with a pole face and a guide for a guide pin oriented perpendicular to the pole face, and with groove-shaped recesses in the pole face, into which a coil is inserted, and with a housing-like cover made of plastic, which covers at least part of the outer surface of the yoke body.
  • An electromagnet designed in this way has The advantage is that the yoke body, in particular a laminated yoke body with relatively large dimensional deviations, can be inserted into an injection mold and that the housing-like cover of the yoke body can be manufactured with exact external and connection dimensions of the housing despite the dimensional deviations.
  • housing-like plastic cover the yoke body only over one is particularly advantageous . Covers part of its outer surface so that, for example, two side surfaces of the yoke body remain free. This on the one hand a secure fixation of the yoke body in the injection mold is possible and on the other hand ensures that the heat loss of the coil occurring during operation can be radiated to the outside.
  • the plastic used is a temperature-resistant plastic that can withstand the temperatures of around 100 - 300 ° C, which are usually found on the cylinder head of a piston internal combustion engine or a piston compressor, and possibly also temperatures of up to -30 ° C when compressing refrigerants.
  • injectable thermosets is advisable.
  • the chemically reactive properties of the medium to be compressed in relation to the plastic must be taken into account when selecting such actuators on piston compressors.
  • Thermosetting polyester resins cannot be used in reciprocating compressors to compress NH 3 as a refrigerant or the like.
  • sprayable thermosets is indicated here.
  • Sub-areas are integrally connected. This makes it possible to insert the yoke body with the pre-assembled coil into the injection mold, so that in a single “shot”, The outer covering of the yoke body and the covering covering of the coil pre-assembled in the yoke body can thus be carried out in one operation.
  • the coil is fixed in the recesses of the yoke body by the inflowing plastic and at the same time firmly connected to the housing-like cover of the yoke body.
  • the insertion of the coil into the groove-shaped recesses of the yoke body can be mechanized, so that the "casting" of the coil and the connection of the yoke body to a "housing" can be carried out in one operation.
  • the injected plastic also forms additional electrical insulation of the coil from the yoke body.
  • the surface of the plastic covering the coil in the recesses is a predetermined amount below the plane of the pole face. This ensures that despite the higher coefficient of thermal expansion of the plastic compared to the yoke body made of sheet iron, even at the maximum permissible maximum temperature of the coil, the coil with its covering plastic cover can not "grow out" of the groove-shaped recesses and thus always a full surface Installation of the anchor on the pole face is guaranteed.
  • the housing-like cover is connected to a spacer frame which projects beyond the pole face and surrounds in the region of the outer circumference.
  • This spacer frame can be produced as a separate component and then inserted between the two electromagnets when assembling electromagnets to form an actuator.
  • This spacer frame can be made of plastic or of another material, for example aluminum.
  • the spacer frame is integrally connected to the housing-like plastic cover of the yoke body, ie in one operation together with the housing-like cover and the cover surrounding the coil is made of plastic.
  • the arrangement of the spacer frame, which surrounds the movement space of the armature, has the advantage that the direct radiation of airborne sound from the armature space is reduced, which occurs when the armature is reefed onto the pole face.
  • Another advantage is that the side edges of the spacer frame each rest directly on the edges of the yoke body.
  • the yoke bodies are each formed from a laminated core composed of a large number of individual sheets, the two yoke bodies are braced directly over their longitudinal edges via the two electromagnets braced against one another, so that the individual sheets are still supported. This prevents the deflection of the two yoke bodies and thus significantly improves the fatigue strength of the components which are heavily stressed by the armature movement and the impact of the armature on the one hand and by the magnetic forces on the other.
  • the housing-like cover can be provided with a drainage line in the form of a bore or the like in order to cause leakage quantities to flow out of the movement space of the armature, for example into the suction area of the cylinder.
  • At least one contact fitting connected to the coil is provided, which is firmly embedded in the plastic of the housing-like cover.
  • the coil can then already be provided with the contact fittings for production and then inserted with its contact fittings into the groove-shaped recesses of the yoke body in the injection mold and also fixed by the injection mold.
  • the contact fittings are then integrated into the plastic of the housing-like cover, so that a component ready for connection can be produced.
  • connection element is molded and / or molded on the outside of the housing-like plastic cover of the yoke body.
  • a tubular extension can be provided as the connection element, which has an internal thread, so that a support and adjustment housing for a return spring can be screwed in.
  • the internal thread can be molded directly into the plastic or embedded in the surrounding plastic in the form of a separate threaded sleeve made of metal.
  • Such an embodiment is to be provided on the upper side, for example, of an electromagnetic actuator for actuating a gas exchange valve on an internal combustion engine, the return spring then having the function of an opening spring.
  • connection fitting can also be provided one or more bores penetrating the housing-like plastic cover, which serve as feed and / or discharge for a lubricant.
  • a channel can also be provided as a pressure medium supply for hydraulic valve lash compensation.
  • a collar-shaped extension can also be provided as the connecting element, via which the electromagnet can be connected to the components assigned to it on its side facing the actuator to be actuated.
  • the collar-shaped attachment can be formed directly by a corresponding shaping of the housing-like plastic cover of the yoke body.
  • Receiving hole is fixed in the yoke body, preferably glued.
  • This embodiment has the advantage that the connection between the yoke body and the guide sleeve can be carried out in a "cold" manufacturing process.
  • the lubricant impregnation of the sliding sleeves unlike soldering, cannot impair the gluing, since the outer surface of the guide sleeve can be degreased for the gluing process with sufficient reliability.
  • Yoke body adversely affected with plastic.
  • the invention is explained in more detail with reference to schematic drawings for an embodiment. Show it:
  • Fig. 1 in a vertical section an electromagnetic actuator for actuating a gas exchange valve acc. the line I-I in Fig. 2,
  • Fig. 2 shows a section. the line II-II in Fig. 1,
  • Fig. 3 is a perspective view of the pole face of an electromagnet.
  • the electromagnetic actuator shown in FIG. 1 is essentially formed from two electromagnets 1 and 2, which are arranged at a distance from one another via a spacer frame 3 and are aligned with one another with their pole faces 4.
  • the shape of the spacer frame 3 is shown in a perspective top view in FIG. 3.
  • An armature 5 is arranged in the movement space 3.1 enclosed by the spacer frame 3 between the two pole faces 4, said armature being guided in a guide 7 so that it can be moved back and forth via a guide pin 6.1.
  • the armature 5 has a rectangular basic shape.
  • the armature 5 is connected via a guide pin 6.2 with a return spring 8.
  • the other, lower free end 9 of the guide pin 6.1 is supported on an actuator, for example the free end of the shaft 11 of a gas exchange valve, which is guided in the cylinder head 12 of a piston engine, which is only indicated here.
  • the gas exchange valve is acted upon in the closing direction by a return spring 13, the return spring 13 and the return spring 8 being directed towards each other in their direction of force, so that when the electromagnets are de-energized, the armature 5 correspondingly corresponds to its rest position between the two pole faces 4 of the two electromagnets 1 and 2 occupies like this is shown in Fig. 1.
  • the two electromagnets 1 and 2 are firmly connected to one another via a connecting means, not shown, for example tensioning screws.
  • the actuator thus formed is accordingly firmly connected to the cylinder head 12.
  • the electromagnetic actuator shown in FIG. 1 represents a structural unit that is assembled in modular form.
  • the two electromagnets 1, 2 each consist essentially of two electromagnets 1 and 2, which are directed towards one another with their pole faces 4.
  • the two electromagnets 1 and 2 each have a cuboid-shaped yoke body 16 which is composed of a large number of individual sheets which are firmly connected to one another, for example by
  • the individual sheets of the yoke body 16 run transversely to the extent of the recesses 19.
  • the yoke body 16 is here provided with two parallel groove-shaped recesses 19, into which a coil 17 shaped as a rectangular ring with two parallel legs is inserted.
  • the yoke body 16 is provided with a housing-like cover 20.
  • This can consist of metal, for example aluminum.
  • a housing-like cover 20 made of a plastic is described below.
  • FIGS. 1 and 2 in the case of the cuboid basic shape of the yoke body 16, the end faces which are encompassed by the coil 17 are inclusive the coil 17 completely embedded in a thick-walled plastic. Only the long sides of the yoke body remain free, as can be seen from FIGS. 2 and 3.
  • the coil 17 is produced and enclosed with plastic in one operation, both in its area encompassing the end region of the yoke body 16 and in the area of the groove-shaped recesses 19 penetrating it in the longitudinal direction of the yoke body, the coil 17 is not only in the region of the groove-shaped recesses 19 , as would be the case with a conventional casting, but also fixed in the area of the end face with the yoke body together in the housing-like cover 20.
  • the yoke body 16 and the coil are embedded by inserting the yoke body with the preassembled coil into a corresponding injection mold, into which the plastic, preferably a sprayable thermoset, is then injected.
  • Epoxy molding compounds which do not react on contact with NH 3 are well suited for the applications in question here, in particular for use with piston compressors for compressing NH 3 .
  • the "casting" of the coil 17 in the groove-shaped recesses 19 with the simultaneous shaping of the housing-like cover takes place in such a way that, as can be seen from FIG. 2, the free surface 21 of the plastic covering the coil 17 in the recesses 19 around a predetermined dimension lies below the plane of the pole face 4, so that even when heated, the surface 21 cannot project beyond the plane of the pole face at any time.
  • the necessary for a connection of the finished electromagnet to the power supply contact fittings 22, for example plug tongues, can already be contacted in the manufacture with the coil 17 and fixed accordingly in the injection mold, so that the contact fittings 22 also with the housing-like cover 20 by casting or injection molding are positively connected to the plastic.
  • the housing-like cover 20 can be provided with one or more connection elements 23, which are expediently already molded on and / or molded into the plastic mass of the cover.
  • a connection element 23 can be formed, for example, by a tubular add-on with an internal thread, into which a tensioning and adjusting housing 23.1 for the return spring 8 can later be screwed.
  • the tensioning and adjusting housing can be connected to the housing-like cover in a sealed manner.
  • the required internal thread can either be molded directly into the plastic or can be formed by an injection-molded metal threaded sleeve.
  • one or more channels 24 for supplying and / or discharging a lubricant or also a pressure medium for actuating, for example, hydraulic valve lash compensation, and drainage lines for the movement space 3.1 for discharging leakage quantities when the actuator is connected to a piston compressor can also be provided as a connection fitting is used.
  • the electromagnet 2 can then be provided with the connection elements 25 required for the connection to the cylinder head 12, for example in the form of a centering ring.
  • this centering ring can be integrally molded directly onto the housing-like cover 20 of the electromagnet 2 or as an additional component, for example in the form of a metallic ring or a metallic base plate with a molded-on ring during the injection molding of the plastic cover Appropriate anchorages must be firmly connected to the plastic cover.
  • Such a base plate is always of interest if the direct contact area between the cylinder head of the Internal combustion engine and with additional elements arranged in the inner region of the electromagnetic actuator, for example a hydraulic valve lash adjuster, a connection, for example in the form of a feed channel for introducing a pressure medium, or a drainage for leakage quantities is to be provided.
  • additional elements arranged in the inner region of the electromagnetic actuator for example a hydraulic valve lash adjuster, a connection, for example in the form of a feed channel for introducing a pressure medium, or a drainage for leakage quantities is to be provided.
  • the spacer frame 3 is provided as a separate component which can be made of a non-magnetic metal, for example aluminum or also of plastic. This spacer frame 3 is then clamped between the two electromagnets 1 and 2 braced against one another by the clamping means described above.
  • the contact surface on the electromagnet 1 and on the electromagnet 2 is provided with a seal in order to seal the movement space 3.1 from the environment.
  • FIG. 3 shows a perspective top view of an electromagnet.
  • This supervision reveals that the essentially rectangular spacer frame 3 is thick-walled on its narrow sides and provided with through openings 26 for tensioning screws, via which the two electromagnets 1 and 2 are firmly connected to one another in the manner shown in FIG. 1.
  • the longitudinal edges 3.2 of the spacer frame 3 are thin-walled, but lie directly on the outer edge on the pole faces 4 of the two yoke bodies 16, so that the individual sheets of the yoke body extending transversely to the longitudinal extent over the spacer frame
  • the spacer frame is not provided as a separate component, but made of plastic and integrally connected to the housing-like plastic cover of the yoke body 16, so that the assembly effort for producing an actuator acc. 1 only an electromagnet with a molded di- Punching frame and an electromagnet are to be assembled without a molded spacer frame.
  • the arrangement of a spacer frame is not limited to electromagnetic actuators which are composed of electromagnets with a plastic cover.
  • the armature can also be longer than the laminated core of the yoke body 16 and can reach both in width and in length up to the inner wall of the spacer frame 3.
  • Appropriate contouring of the edges resting on the yoke body and the adjoining surfaces of the housing part also makes it possible to create pneumatic impact damping. This can be done, for example, by providing a projection 25 projecting into the movement space, the clear internal dimensions of which are only slightly larger than the external dimensions of the armature 5, so that in the immediate vicinity of a pole face 4, the one between the pole face on the one hand and the facing face Air on the armature surface, on the other hand, is forced out through a defined gap before the armature can finally come into contact with the pole surface.
  • the guide 7 in the exemplary embodiment shown here is formed by a guide sleeve 14, for example made of metal, into the two Sliding sleeves 15 for the guide bolts 6.1 and 6.2 are pressed in frictionally.
  • the sliding sleeves 15 consist of a sintered material soaked with lubricant.
  • This guide 7, formed from the guide sleeve 14 and sliding body 15, is glued into a correspondingly dimensioned central bore 7.1 in the yoke body 16 (FIG. 3).
  • the outside diameter of the guide sleeve 14 on the one hand and the inside diameter of the bore 7.1 on the other hand are dimensioned in such a way that no pressure is present when the guide sleeve 7 is inserted, in order to prevent the yoke body 16 formed by a laminated core from being driven apart.
  • the design of the guide 7 described above and its connection to the yoke body is also not limited to the embodiment of a plastic-coated electromagnet described above.
  • This guide is also applicable to electromagnets in which a separate housing made of another material, for example made of aluminum, is provided instead of a housing-like cover 20 made of plastic.
  • the embodiment described above is particularly advantageous for electromagnets with a housing-like cover 20 made of plastic, because the “bare” and thus fat-free yoke body can first be encapsulated with plastic and the guide sleeve can then be glued in place.

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Abstract

The invention relates to an electromagnet for an electromagnetic actuator, comprising an armature (5) for activating a final control member, said armature having a yoke body (16) with a pole face (4) and a guide (7) which is vertically oriented in relation to the pole face (4), for a guide pin (6); groove-shaped recesses (19) in the pole face (4), in which a coil (17) is placed; and a housing-type plastic covering (20) which covers at least part of the outer surface of the yoke body (16) in such a way as to form a sheath.

Description

Bezeichnung: Elektromagnet mit Gehäuse aus Kunststoff, insbesondere für einen elektromagnetischen Aktua- torDescription: Electromagnet with plastic housing, especially for an electromagnetic actuator
Beschreibungdescription
Elektromagnetische Aktuatoren zur Betätigung eines Stellgliedes, insbesondere elektromagnetische Aktuatoren zur Betätigung von Gaswechselventilen an Kolbenmaschinen, müssen in großen Stückzahlen serienmäßig und damit auch kostengünstig hergestellt werden.Electromagnetic actuators for actuating an actuator, in particular electromagnetic actuators for actuating gas exchange valves on piston engines, have to be mass-produced in large quantities and therefore also inexpensively.
Bekannt ist aus DE-A-198 25 728 ein elektromagnetischer Ak- tuator zur Betätigung eines Stellgliedes, das mit einem gegen die Kraft wenigstens einer Rückstellfeder bewegbar geführten Anker in Verbindung steht, und mit zwei jeweils eine Polfläche aufweisenden Elektromagneten, die jeweils in einem Teilgehäuse aus metallischem Werkstoff angeordnet sind, das mit einer zumindest in Richtung auf den Anker hin offenen Ausneh- mung versehen ist, in die ein mit einer Spule versehenerKnown from DE-A-198 25 728 is an electromagnetic actuator for actuating an actuator, which is connected to an armature that is movably guided against the force of at least one return spring, and with two electromagnets each having a pole face, each in a partial housing are made of metallic material, which is provided with an opening which is at least open in the direction of the armature and into which there is a recess provided with a coil
Jochkörper eingesetzt ist, dessen dem Anker zugekehrte Fläche die Polfläche bildet, und das spiegelbildlich zum anderen Teilgehäuse angeordnet ist.Yoke body is used, the surface facing the armature forms the pole face, and which is arranged in mirror image to the other part of the housing.
Aufgabe der Erfindung ist es, die für elektromagnetischen Ak- tuator notwendigen Elektromagneten so zu konzipieren, daß sie einfacher herzustellen sind, aber auch für die unterschiedlichsten Einsatzfälle verwendbar sind.The object of the invention is to design the electromagnets required for the electromagnetic actuator in such a way that they are easier to manufacture but can also be used for a wide variety of applications.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Elektromagneten für einen elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Stellgliedes, der einen Jochkörper mit einer Polfläche und einer senkrecht zur Polfläche ausgerichteten Führung für einen Führungsbolzen aufweist, und mit nutförmigen Ausnehmungen in der Polfläche, in die eine Spule eingelegt ist, sowie mit einer gehäuseartigen Abdeckung aus einem Kunststoff, die zumindest einen Teil der Außenfläche des Jochkörpers umhüllend abdeckt. Ein derart ausgebildeter Elektromagnet hat herstellungstech- nisch den Vorteil, daß der Jochkörper, insbesondere ein geblechter Jochkörper mit verhältnismäßig großen Maßabweichungen in eine Spritzgießform eingelegt werden kann und daß dann die gehäuseartige Abdeckung des Jochkörpers trotz der Maßab- weichungen mit exakaten Außen- und Anschlußmaßen des Gehäuses gefertigt werden kann.This object is achieved by an electromagnet for an electromagnetic actuator for actuating an actuator, which has a yoke body with a pole face and a guide for a guide pin oriented perpendicular to the pole face, and with groove-shaped recesses in the pole face, into which a coil is inserted, and with a housing-like cover made of plastic, which covers at least part of the outer surface of the yoke body. An electromagnet designed in this way has The advantage is that the yoke body, in particular a laminated yoke body with relatively large dimensional deviations, can be inserted into an injection mold and that the housing-like cover of the yoke body can be manufactured with exact external and connection dimensions of the housing despite the dimensional deviations.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die gehäuseartige Kunststoffabdeckung den Jochkörper nur über einen. Teil seiner Au- ßenflache abdeckt, so daß beispielsweise zwei Seitenflächen des Jochkörpers frei bleiben. Hierdurch ist zum einen eine sichere Fixierung des Jochkörpers in der Spritzgießform möglich und zum anderen gewährleistet, daß die im Betrieb auftretende Verlustwärme der Spule nach außen abgestrahlt werden kann.It when the housing-like plastic cover the yoke body only over one is particularly advantageous . Covers part of its outer surface so that, for example, two side surfaces of the yoke body remain free. This on the one hand a secure fixation of the yoke body in the injection mold is possible and on the other hand ensures that the heat loss of the coil occurring during operation can be radiated to the outside.
Als Kunststoff wird ein temperaturbeständiger Kunststoff eingesetzt, der den üblicherweise am Zylinderkopf einer Kolbenbrennkraftmaschine oder eines Kolbenverdichters herrschenden Temperaturen von etwa 100 - 300° C, ggf. auch Temperaturen von bis zu —30° C bei der Verdichtung von Kältemitteln standhält. Zweckmäßig ist die Verwendung von spritzfähigen Duroplasten. Neben der Temperaturbeständigkeit müssen insbesondere beim Einsatz derartiger Aktuatoren an Kolbenverdichtern die che- misch reaktiven Eigenschaften des zu verdichtenden Mediums in bezug auf den —Kunststoff bei der Auswahl in Betracht gezogen werden. Bei Kolbenverdichtern zur Verdichtung von NH3 als Kältemittel oder dergl. können warmaushärtende Polyesterharze nicht eingesetzt werden. Hier ist die Verwendung von entspre- chenden, spritzbaren Duroplasten angezeigt.The plastic used is a temperature-resistant plastic that can withstand the temperatures of around 100 - 300 ° C, which are usually found on the cylinder head of a piston internal combustion engine or a piston compressor, and possibly also temperatures of up to -30 ° C when compressing refrigerants. The use of injectable thermosets is advisable. In addition to the temperature resistance, the chemically reactive properties of the medium to be compressed in relation to the plastic must be taken into account when selecting such actuators on piston compressors. Thermosetting polyester resins cannot be used in reciprocating compressors to compress NH 3 as a refrigerant or the like. The use of appropriate, sprayable thermosets is indicated here.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kunststoff der gehäuseartigen Abdeckung auch die in die Ausnehmungen des Jochkörpers eingelegte Spule mit abdeckt, wobei die Abdeckung der Außenflächen des Jochkörpers und die Abdeckung der Spule inIt when the plastic of the housing-like cover also covers the coil inserted into the recesses of the yoke body is particularly advantageous, the cover of the outer surfaces of the yoke body and the cover of the coil in
Teilbereichen stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Dies ermöglicht es, den Jochkörper mit vormontierter Spule in die Spritzgießform einzulegen, so daß in einem einzige "Schuß", also in einem Arbeitsgang die äußere Umhüllung des Jochkörpers und die umhüllende Abdeckung der in den Jochkörper vormontierter Spule erfolgen kann. Hierbei wird die Spule durch den einfließenden Kunststoff in den Ausnehmungen des Jochkör- pers festgelegt und zugleich Stoffschlüssig mit der gehäuseartigen Abdeckung des Jochkörpers fest verbunden. Das Einlegen der Spule in die nutförmigen Ausnehmungen des Jochkörpers kann mechanisiert werden, so daß das "Vergießen" der Spule und die Verbindung des Jochkörpers mit einem "Gehäuse" in ei- nem Arbeitsgang erfolgen kann. Der eingespritzte Kunststoff bildet zugleich eine zusätzliche elektrische Isolierung der Spule gegenüber dem Jochkörper.Sub-areas are integrally connected. This makes it possible to insert the yoke body with the pre-assembled coil into the injection mold, so that in a single “shot”, The outer covering of the yoke body and the covering covering of the coil pre-assembled in the yoke body can thus be carried out in one operation. Here, the coil is fixed in the recesses of the yoke body by the inflowing plastic and at the same time firmly connected to the housing-like cover of the yoke body. The insertion of the coil into the groove-shaped recesses of the yoke body can be mechanized, so that the "casting" of the coil and the connection of the yoke body to a "housing" can be carried out in one operation. The injected plastic also forms additional electrical insulation of the coil from the yoke body.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Oberfläche des die Spule in den Ausnehmungen abdeckenden Kunststoffes um ein vorgegebenes Maß unter der Ebene der Polfläche liegt. Dadurch ist gewährleistet, daß trotz des höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten des Kunststoffes im Vergleich zu dem aus Eisenblechen hergestellten Jochkörper, selbst bei der höchstzulässigen Maximaltemperatur der Spule, die Spule mit ihrer umhüllenden Abdeckung aus Kunststoff nicht aus den nutförmigen Ausnehmungen "herauswachsen" kann und somit immer eine vollflächige Anlage des Ankers auf der Polfläche gewährleistet ist.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the surface of the plastic covering the coil in the recesses is a predetermined amount below the plane of the pole face. This ensures that despite the higher coefficient of thermal expansion of the plastic compared to the yoke body made of sheet iron, even at the maximum permissible maximum temperature of the coil, the coil with its covering plastic cover can not "grow out" of the groove-shaped recesses and thus always a full surface Installation of the anchor on the pole face is guaranteed.
In einer Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere bei einer gehäuseartigen Abdeckung aus Kunststoff ist vorgesehen, daß die gehäuseartige Abdeckung mit einem die Polfläche überragenden, im Bereich des Außenumfanges umlaufenden Distanzrah- men in Verbindung steht. Dieser Distanzrahmen kann als gesondertes Bauteil hergestellt sein und anschließend beim Zusammenbau von Elektromagneten zu einem Aktuator zwischen beiden Elektromagneten eingelegt werden. Hierbei kann dieser Distanzrahmen aus Kunststoff oder aber auch aus einem anderen Material, beispielsweise aus Aluminium hergestellt sein.In one embodiment of the invention, in particular in the case of a housing-like cover made of plastic, it is provided that the housing-like cover is connected to a spacer frame which projects beyond the pole face and surrounds in the region of the outer circumference. This spacer frame can be produced as a separate component and then inserted between the two electromagnets when assembling electromagnets to form an actuator. This spacer frame can be made of plastic or of another material, for example aluminum.
Zweckmäßig ist es, wenn der Distanzrahmen einstückig Stoff- schlüssig mit der gehäuseartigen Kunststoffabdeckung des Jochkörpers in Verbindung steht, d. h. in einem Arbeitsgang zusammen mit der gehäuseartigen Abdeckung und der die Spule umhüllenden Abdeckung aus Kunststoff hergestellt wird. Die Anordnung der Distanzrahmens, der den Bewegungsraum des Ankers umschließt, hat den Vorteil, daß die direkte Abstrahlung von Luftschall aus dem Ankerraum verringert wird, der beim Auf reffen des Ankers auf die Polfläche entsteht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Seitenränder des Distanzrahmens jeweils unmittelbar auf den Rändern der Jochkörper aufliegen. Da die Jochkörper jeweils aus einem aus einer Vielzahl von Einzelblechen zusammengefaßten Blechpaket gebildet sind, ergibt sich hier über die beiden gegeneinander verspannten Elektromagneten eine direkte Abstützung der beiden Jochkörper über ihre Längskanten, so daß auch die Einzelbleche noch abgestützt werden. Hierdurch wird die Durchbiegung der beiden Jochkörper unterbunden und damit die Dauerfestigkeit der durch die Ankerbewegung und jeweils das Auftreffen des Ankers einerseits und durch die Magnetkräfte andererseits stark beanspruchten Bauteile wesentlich verbessert.It is expedient if the spacer frame is integrally connected to the housing-like plastic cover of the yoke body, ie in one operation together with the housing-like cover and the cover surrounding the coil is made of plastic. The arrangement of the spacer frame, which surrounds the movement space of the armature, has the advantage that the direct radiation of airborne sound from the armature space is reduced, which occurs when the armature is reefed onto the pole face. Another advantage is that the side edges of the spacer frame each rest directly on the edges of the yoke body. Since the yoke bodies are each formed from a laminated core composed of a large number of individual sheets, the two yoke bodies are braced directly over their longitudinal edges via the two electromagnets braced against one another, so that the individual sheets are still supported. This prevents the deflection of the two yoke bodies and thus significantly improves the fatigue strength of the components which are heavily stressed by the armature movement and the impact of the armature on the one hand and by the magnetic forces on the other.
Bei Kolbenverdichtern zur Förderung und Verdichtung von Medien, die nicht in die Umgebung gelangen dürfen, ist es zweckmäßig, wenn der Distanzrahmen abgedichtet mit den beiden gehäuseartigen Abdeckungen der Elektromagneten verbunden ist, so daß keine Verbindung zwischen dem Bewegungsraum des Ankers und der Umgebung des Aktuators vorhanden ist. Damit könnenIn the case of piston compressors for conveying and compressing media that must not get into the environment, it is expedient if the spacer frame is connected in a sealed manner to the two housing-like covers of the electromagnets, so that there is no connection between the movement space of the armature and the surroundings of the actuator is. So that can
Leckagemengen, die insbesondere bei den druckseitigen Ventilen in den Bewegungsraum eindringen können, nicht nach außen gelangen. Die gehäuseartige Abdeckung kann mit einer Draina- geleitung in Form einer Bohrung oder dergl. versehen sein, um den Abfluß von Leckagemengen aus dem Bewegungnsraum des Ankers beispielsweise in den Ansaugbereich des Zylinders zu bewirken.Leakage quantities that can penetrate into the movement area, particularly in the case of the pressure-side valves, do not escape to the outside. The housing-like cover can be provided with a drainage line in the form of a bore or the like in order to cause leakage quantities to flow out of the movement space of the armature, for example into the suction area of the cylinder.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß wenigstens eine mit der Spule verbundene Kontaktarmatur vorgesehen ist, die fest in den Kunststoff der gehäuseartigen Abdeckung eingebettet ist. Damit ist ein weiterer Vorteil bei der Herstellung eines derartigen Elektroma- gneten erreicht. Die Spule kann dann bereits fertigungsmäßig mit den Kontaktarmaturen versehen werden und dann mit ihren Kontaktarmaturen in die nutförmigen Ausnehmungen des Jochkörpers mit in die Spritzgußform eingelegt werden und ebenfalls durch die Spritzgießform fixiert werden. Im Spritzgußvorgang werden dann die Kontaktarmaturen mit in den Kunststoff der gehäuseartigen Abdeckung eingebunden, so daß ein anschlußfertiges Bauteil herstellbar ist.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that at least one contact fitting connected to the coil is provided, which is firmly embedded in the plastic of the housing-like cover. This is a further advantage in the manufacture of such an electromotive reached. The coil can then already be provided with the contact fittings for production and then inserted with its contact fittings into the groove-shaped recesses of the yoke body in the injection mold and also fixed by the injection mold. In the injection molding process, the contact fittings are then integrated into the plastic of the housing-like cover, so that a component ready for connection can be produced.
Insbesondere bei Kolbenverdichtern zur Verdichtung von NH3 ist es zweckmäßig, wenn die Wicklung der in den Jochkörper einzulegenden Spule aus einem Aluminiumleiter gewickelt ist. Damit wird das Risiko einer chemischen Reaktion bei einem Kontakt des NH3 mit dem Leitermetall vermieden, das bei Kup- fer als Leitermetall vorhanden ist. Zum Ausgleich des im Vergleich zu Kupfer schlechteren spezifischen elektrischen Widerstandes von Aluminium wird als Aluminiumleiter eine eloxierte Aluminiumfolie als Spule gewickelt. Hierdurch ergibt sich eine höhere Packungsdichte für die Spule. Die Eloxierung der Aluminiumfolie wirkt hierbei als Isolierung zwischen den einander berührenden Wicklungen. Eine Aluminiumfolie mit einer Dicke von beispielsweise 60 μm kann hierbei ausreichend sein.In the case of piston compressors for compressing NH 3 in particular, it is expedient if the winding of the coil to be inserted into the yoke body is wound from an aluminum conductor. This avoids the risk of a chemical reaction when the NH 3 comes into contact with the conductor metal, which is present as the conductor metal in copper. To compensate for the lower electrical resistivity of aluminum compared to copper, an anodized aluminum foil is wound as a coil as an aluminum conductor. This results in a higher packing density for the coil. The anodizing of the aluminum foil acts as insulation between the windings touching each other. An aluminum foil with a thickness of 60 μm, for example, can be sufficient.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß auf der Außenseite der gehäuseartigen Kunststoffabdeckung des Jochkörpers wenigstens ein Anschlußelement angeformt und/oder eingeformt ist. Als Anschlußelement kann hierbei beispielsweise ein rohrförmiger Ansatz vorgesehen sein, der ein Innen- gewinde aufweist, so daß ein Stütz- und Einstellgehäuse für eine Rückstellfeder einschraubbar ist. Das Innengewinde kann hierbei unmittelbar in den Kunststoff eingeformt sein oder aber in Form einer gesonderten Gewindehülse aus Metall in den umschließenden Kunststoff eingebettet sein. Eine derartige Ausgestaltung ist beispielsweise bei einem elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils an einem Verbrennungsmotor auf der Oberseite vorzusehen, wobei die Rückstellfeder dann die Funktion einer Öffnerfeder hat. Als Anschlußarmatur können auch ein oder mehrere, die gehäuseartige Kunststoffabdeckung durchsetzende Bohrungen vorgesehen werden, die als Zu- und/oder Abführung für ein Schmiermittel dienen. Ein derartiger Kanal kann auch als Druckmittelzufüh- rung für einen hydraulischen Ventilspielausgleich vorgesehen sein. Als Anschlußelement kann auch ein kragenförmiger Ansatz vorgesehen sein, über den der Elektromagnet auf seiner dem zu betätigenden Stellglied zugekehrten Seite mit den diesem zugeordneten Bauteilen verbunden werden kann. Auch hier kann der kragenförmige Ansatz unmittelbar durch eine entsprechende Formgebung der gehäuseartigen Kunststoffabdeckung des Jochkörpers gebildet werden. Es ist aber auch hier möglich, einen entsprechenden Paßring oder auch eine entsprechende Bodenplatte aus einem Metall mit dem Kunststoff formschlüssig be- reits beim Spritzgießen zu verbinden.In a further embodiment of the invention it is provided that at least one connection element is molded and / or molded on the outside of the housing-like plastic cover of the yoke body. For example, a tubular extension can be provided as the connection element, which has an internal thread, so that a support and adjustment housing for a return spring can be screwed in. The internal thread can be molded directly into the plastic or embedded in the surrounding plastic in the form of a separate threaded sleeve made of metal. Such an embodiment is to be provided on the upper side, for example, of an electromagnetic actuator for actuating a gas exchange valve on an internal combustion engine, the return spring then having the function of an opening spring. As Connection fitting can also be provided one or more bores penetrating the housing-like plastic cover, which serve as feed and / or discharge for a lubricant. Such a channel can also be provided as a pressure medium supply for hydraulic valve lash compensation. A collar-shaped extension can also be provided as the connecting element, via which the electromagnet can be connected to the components assigned to it on its side facing the actuator to be actuated. Here, too, the collar-shaped attachment can be formed directly by a corresponding shaping of the housing-like plastic cover of the yoke body. However, it is also possible here to connect a corresponding fitting ring or a corresponding base plate made of a metal to the plastic in a form-fitting manner already during injection molding.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Führung für den Führungsbolzen durch eine Führungshülse gebildet wird, die wenigstens eine eingepreßte Gleithülse für den Führungsbolzen aufweist und die in einerIn a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the guide for the guide pin is formed by a guide sleeve which has at least one pressed-in sliding sleeve for the guide pin and which is in one
Aufnahmebohrung im Jochkörper fixiert, vorzugsweise eingeklebt ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Verbindung zwischen Jochkörper und Führungshülse in einem "kalten" Fertigungsverfahren durchführbar ist. Dies erlaubt es, für die Gleithülsen selbstschmierende Sinterkörper, die weder verklebt noch verlötbar sind, durch Einpressen fest mit der Führungshülse zu verbinden. Die Schmiermitteltränkung der Gleithülsen kann das Einkleben, anders als beim Einlöten, nicht beeinträchtigen, da mit hinreichender Zuverlässigkeit die Außenfläche der Führungshülse für den Klebevorgang entfettet werden kann. Außerdem wird ein "Verziehen" des aus einer Vielzahl von Einzelblechen gebildeten Jochkörper unter Temperatureinfluß, wie er beim Löten gegeben wäre, durch das "kalte" Einkleben vermieden. Andererseits wird weder die Ver- klebung noch die Schmiermitteltränkung beim Umspritzen desReceiving hole is fixed in the yoke body, preferably glued. This embodiment has the advantage that the connection between the yoke body and the guide sleeve can be carried out in a "cold" manufacturing process. This makes it possible for the sliding sleeves to connect self-lubricating sintered bodies, which are neither glued nor solderable, to the guide sleeve by being pressed in. The lubricant impregnation of the sliding sleeves, unlike soldering, cannot impair the gluing, since the outer surface of the guide sleeve can be degreased for the gluing process with sufficient reliability. In addition, "warping" of the yoke body formed from a large number of individual sheets under the influence of temperature, as would be the case during soldering, is avoided by the "cold" gluing. On the other hand, neither the gluing nor the lubricant impregnation when encapsulating the
Jochkörpers mit Kunststoff nachteilig beeinflußt. Zweckmäßig ist es jedoch, wenn die Führungshülsen nach dem Umspritzen des Jochkörpers eingesetzt werden. Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:Yoke body adversely affected with plastic. However, it is expedient if the guide sleeves are inserted after the yoke body has been encapsulated. The invention is explained in more detail with reference to schematic drawings for an embodiment. Show it:
Fig. 1 in einem Vertikalschnitt einen elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils gem. der Linie I-I in Fig. 2,Fig. 1 in a vertical section an electromagnetic actuator for actuating a gas exchange valve acc. the line I-I in Fig. 2,
Fig. 2 einen Schnitt gem. der Linie II-II in Fig. 1,Fig. 2 shows a section. the line II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Aufsicht auf die Polfläche eines Elektromagneten.Fig. 3 is a perspective view of the pole face of an electromagnet.
Der in Fig. 1 dargestellte elektromagnetische Aktuator wird im wesentlichen gebildet aus zwei Elektromagneten 1 und 2, die über einen Distanzrahmen 3 im Abstand zueinander angeordnet und mit ihren Polflächen 4 gegeneinander ausgerichtet sind. Die Form des Distanzrahmens 3 ist in Fig. 3 in einer perspektivischen Aufsicht dargestellt. In dem vom Distanzrahmen 3 umschlossenen Bewegungsraum 3.1 zwischen den beiden Polflächen 4 ist ein Anker 5 angeordnet, der über einen Führungsbolzen 6.1 in einer Führung 7 hin- und herbewegbar geführt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Anker 5 eine rechteckige Grundform auf.The electromagnetic actuator shown in FIG. 1 is essentially formed from two electromagnets 1 and 2, which are arranged at a distance from one another via a spacer frame 3 and are aligned with one another with their pole faces 4. The shape of the spacer frame 3 is shown in a perspective top view in FIG. 3. An armature 5 is arranged in the movement space 3.1 enclosed by the spacer frame 3 between the two pole faces 4, said armature being guided in a guide 7 so that it can be moved back and forth via a guide pin 6.1. In the illustrated embodiment, the armature 5 has a rectangular basic shape.
Der Anker 5 steht über einen Führungsbolzen 6.2 mit einer Rückstellfeder 8 in Verbindung. Das andere, untere freie Ende 9 des Führungsbolzens 6.1 stützt sich hierbei auf einem Stellglied, beispielsweise dem freien Ende des Schaftes 11 eines Gaswechelventils ab, das in dem hier nur angedeuteten Zylinderkopf 12 einer Kolbenmaschine geführt ist. Durch eine Rückstellfeder 13 wird das Gaswechselventil in Schließrichtung beaufschlagt, wobei die Rückstellfeder 13 und die Rück- stellfeder 8 in ihrer Kraftrichtung gegeneinander gerichtet sind, so daß bei stromlos gesetzten Elektromagneten der Anker 5 entsprechend seine Ruheposition zwischen den beiden Polflächen 4 der beiden Elektromagneten 1 und 2 einnimmt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die beiden Elektromagneten 1 und 2 sind über nicht näher dargestellte Verbindungsmittel, beispielweise Spannschrauben, fest miteinander zu einer Baueinheit verbunden. Der so gebildete Aktuator ist entsprechend mit dem Zylinderkopf 12 fest verbunden.The armature 5 is connected via a guide pin 6.2 with a return spring 8. The other, lower free end 9 of the guide pin 6.1 is supported on an actuator, for example the free end of the shaft 11 of a gas exchange valve, which is guided in the cylinder head 12 of a piston engine, which is only indicated here. The gas exchange valve is acted upon in the closing direction by a return spring 13, the return spring 13 and the return spring 8 being directed towards each other in their direction of force, so that when the electromagnets are de-energized, the armature 5 correspondingly corresponds to its rest position between the two pole faces 4 of the two electromagnets 1 and 2 occupies like this is shown in Fig. 1. The two electromagnets 1 and 2 are firmly connected to one another via a connecting means, not shown, for example tensioning screws. The actuator thus formed is accordingly firmly connected to the cylinder head 12.
Werden nun die beiden Elektromagneten 1 und 2 abwechselnd be- stromt, dann gelangt der Anker 5 entsprechend abwechselnd an den Polflächen 4 der beiden Elektromagneten 1 und 2 zur Anla- ge und das Gaswechselventil wird entsprechend während derIf the two electromagnets 1 and 2 are now energized alternately, the armature 5 alternately arrives at the pole faces 4 of the two electromagnets 1 and 2 and the gas exchange valve is correspondingly activated during the
Dauer der Bestromung in Öffnungsstellung (Anlage am Elektromagneten 2) gegen die Kraft der Rückstellfeder 13 und in Schließstellung (Anlage an der Polfläche des Elektromagneten 1) gegen die Kraft der Rückstellfeder 8 gehalten.Duration of the current in the open position (bearing on the electromagnet 2) against the force of the return spring 13 and in the closed position (bearing on the pole face of the electromagnet 1) against the force of the return spring 8.
Der in Fig. 1 dargestellte elektromagnetische Aktuator stellt eine Baueinheit dar, die baukastenmäßig zusammengesetzt ist. Die beiden Elektromagneten 1, 2 bestehen jeweils im wesentlichen aus zwei mit ihren Polflächen 4 gegeneinander gerichte- ten Elektromagneten 1 und 2.The electromagnetic actuator shown in FIG. 1 represents a structural unit that is assembled in modular form. The two electromagnets 1, 2 each consist essentially of two electromagnets 1 and 2, which are directed towards one another with their pole faces 4.
Wie aus Figuren ersichtlich, weisen die beiden Elektromagneten 1 und 2 jeweils einen quaderförmigen Jochkörper 16 auf, der aus einer Vielzahl von Einzelblechen zusammengesetzt ist, die fest miteinander verbunden sind, beispielsweise durchAs can be seen from the figures, the two electromagnets 1 and 2 each have a cuboid-shaped yoke body 16 which is composed of a large number of individual sheets which are firmly connected to one another, for example by
Laserschweißung. Die Einzelbleche des Jochkörpers 16 verlaufen quer zur Erstreckung der Ausnehmungen 19. Der Jochkörper 16 ist hierbei mit zwei parallelen nutenförmigen Ausnehmungen 19 versehen, in die eine als Rechteckring geformte Spule 17 mit zwei parallelen Schenkeln eingelegt ist.Laser welding. The individual sheets of the yoke body 16 run transversely to the extent of the recesses 19. The yoke body 16 is here provided with two parallel groove-shaped recesses 19, into which a coil 17 shaped as a rectangular ring with two parallel legs is inserted.
Der Jochkörper 16 ist mit einer gehäuseartigen Abdeckung 20 versehen. Diese kann aus Metall, beispielsweise aus Aluminium bestehen. Nachstehend wird jedoch eine vorteilhafte Ausfüh- rung mit einer gehäuseartigen Abdeckung 20 aus einem Kunststoff beschrieben. Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, sind bei der quaderförmigen Grundform des Jochkörpers 16 jeweils die Stirnseiten, die von der Spule 17 umfaßt sind, einschließlich der Spule 17 vollständig in einen Kunststoff dickwandig eingebettet. Lediglich die Längsseiten des Jochkörpers bleiben frei, wie dies aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich ist. Da die Spule 17 sowohl in ihrem den Stirnbereich des Jochkörpers 16 umgreifenden Bereich als auch im Bereich der in Längsrichtung des Jochkörpers diesen durchsetzende nutförmige Ausnehmungen 19 in einem Arbeitsgang mit Kunststoff hergestellt und umschlossen wird, wird die Spule 17 nicht nur im Bereich der nutförmigen Ausnehmungen 19, wie dies bei einem üblichen Ver- gießen der Fall wäre, sondern auch im Bereich der Stirnfläche mit dem Jochkörper zusammen in der gehäuseartigen Abdeckung 20 fixiert.The yoke body 16 is provided with a housing-like cover 20. This can consist of metal, for example aluminum. However, an advantageous embodiment with a housing-like cover 20 made of a plastic is described below. As can be seen from FIGS. 1 and 2, in the case of the cuboid basic shape of the yoke body 16, the end faces which are encompassed by the coil 17 are inclusive the coil 17 completely embedded in a thick-walled plastic. Only the long sides of the yoke body remain free, as can be seen from FIGS. 2 and 3. Since the coil 17 is produced and enclosed with plastic in one operation, both in its area encompassing the end region of the yoke body 16 and in the area of the groove-shaped recesses 19 penetrating it in the longitudinal direction of the yoke body, the coil 17 is not only in the region of the groove-shaped recesses 19 , as would be the case with a conventional casting, but also fixed in the area of the end face with the yoke body together in the housing-like cover 20.
Die Einbettung des Jochkörpers 16 und der Spule erfolgt da- durch, daß der Jochkörper mit vormontierter Spule in eine entsprechende Spritzform eingelegt wird, in die dann der Kunststoff, vorzugsweise ein spritzbarer Duroplast eingespritzt wird. Für die hier in Betracht kommenden Einsatzfälle, insbesondere für den Einsatz bei Kolbenverdichtern zur Verdichtung von NH3ι sind Epoxidformmassen gut geeignet, die bei einem Kontakt mit NH3 nicht reagieren.The yoke body 16 and the coil are embedded by inserting the yoke body with the preassembled coil into a corresponding injection mold, into which the plastic, preferably a sprayable thermoset, is then injected. Epoxy molding compounds which do not react on contact with NH 3 are well suited for the applications in question here, in particular for use with piston compressors for compressing NH 3 .
Das "Vergießen" der Spule 17 in den nutförmigen Ausnehmungen 19 bei der gleichzeitigen Formung der gehäuseartigen Abdek- kung erfolgt in der Weise, daß, wie aus Fig. 2 ersichtlich, die freie Oberfläche 21 des die Spule 17 in den Ausnehmungen 19 abdeckenden Kunststoffes um ein vorgegebenes Maß unter der Ebene der Polfläche 4 liegt, so daß selbst bei einer Erwärmung die Oberfläche 21 die Ebene der Polfläche zu keinem Zeitpunkt überragen kann.The "casting" of the coil 17 in the groove-shaped recesses 19 with the simultaneous shaping of the housing-like cover takes place in such a way that, as can be seen from FIG. 2, the free surface 21 of the plastic covering the coil 17 in the recesses 19 around a predetermined dimension lies below the plane of the pole face 4, so that even when heated, the surface 21 cannot project beyond the plane of the pole face at any time.
Die für einen Anschluß des fertigen Elektromagneten an die Stromversorgung notwendigen Kontaktarmaturen 22, beispielsweise Steckerzungen, können bei der Herstellung bereits fest mit der Spule 17 kontaktiert werden und entsprechend in der Spritzgußform fixiert werden, so daß die Kontaktarmaturen 22 ebenfalls mit der gehäuseartigen Abdeckung 20 durch Umgießen bzw. Umspritzen mit dem Kunststoff formschlüssig verbunden sind.The necessary for a connection of the finished electromagnet to the power supply contact fittings 22, for example plug tongues, can already be contacted in the manufacture with the coil 17 and fixed accordingly in the injection mold, so that the contact fittings 22 also with the housing-like cover 20 by casting or injection molding are positively connected to the plastic.
Auf der Außenseite kann die gehäuseartige Abdeckung 20 mit einem oder mehreren Anschlußelementen 23 versehen sein, die zweckmäßigerweise bereits angeformt sind und/oder in die Kunststoffmasse der Abdeckung eingeformt sind. Ein derartiges Anschlußelement 23 kann beispielsweise durch einen rohrförmi- gen Zusatz mit Innengewinde gebildet werden, in den später ein Spann- und Stellgehäuse 23.1 für die Rückstellfeder 8 eingeschraubt werden kann. Das Spann- und Stellgehäuse kann hierbei abgedichtet mit der gehäuseartigen Abdeckung verbunden sein. Das erforderliche Innengewinde kann entweder unmittelbar in den Kunststoff eingeformt sein oder aber durch eine mit eingespritzte Gewindehülse aus Metall gebildet werden.On the outside, the housing-like cover 20 can be provided with one or more connection elements 23, which are expediently already molded on and / or molded into the plastic mass of the cover. Such a connection element 23 can be formed, for example, by a tubular add-on with an internal thread, into which a tensioning and adjusting housing 23.1 for the return spring 8 can later be screwed. The tensioning and adjusting housing can be connected to the housing-like cover in a sealed manner. The required internal thread can either be molded directly into the plastic or can be formed by an injection-molded metal threaded sleeve.
Ebenso können als Anschlußarmatur auch ein oder mehrere Kanäle 24 für die Zu- und/oder Ableitung eines Schmiermittels oder auch eines Druckmittels zur Betätigung beispielsweise eines hydraulischen Ventilspielausgleichs vorgesehen sein, sowie Drainageleitungen für den Bewegungsraum 3.1 zur Ableitung von Leckagemengen, wenn der Aktuator an einem Kolbenverdichter eingesetzt wird.Likewise, one or more channels 24 for supplying and / or discharging a lubricant or also a pressure medium for actuating, for example, hydraulic valve lash compensation, and drainage lines for the movement space 3.1 for discharging leakage quantities when the actuator is connected to a piston compressor can also be provided as a connection fitting is used.
Bei dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen Aktuators zur Betätigung eines Gaswechselventils kann dann der Elektromagnet 2 mit den für die Verbindung mit dem Zylinderkopf 12 erforderlichen Anschlußelementen 25, beispielsweise in Form eines Zentrierringes, versehen sein. Dieser Zentrierring kann je nach Ausgestaltung und technischer Anforderung unmittelbar stoffschlüssig an die gehäuseartige Abdeckung 20 des Elektromagneten 2 angeformt sein oder als zusätzliches Bauteil, beispielsweise in Form eines metallischen Ringes oder einer metallischen Basisplatte mit angeformtem Ring beim Spritzgießen der Kunststoffabdek- kung mit eingeformt bzw. durch entsprechende Verankerungen fest mit der Kunststoffabdeckung verbunden sein. Eine derartige Basisplatte ist immer dann von Interesse, wenn über den unmittelbaren Kontaktbereich zwischen dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors und mit im inneren Bereich des elektromagnetischen Aktuators angeordneten Zusatzelementen, beispielsweise einem hydraulischen Ventilspielausgleich, eine Verbindung, beispielsweise in Form eines Zuführungskanal zur Ein- leitung eines Druckmittels oder eine Drainage für Leckagemengen vorgesehen sein soll.In the illustrated and described embodiment of an electromagnetic actuator for actuating a gas exchange valve, the electromagnet 2 can then be provided with the connection elements 25 required for the connection to the cylinder head 12, for example in the form of a centering ring. Depending on the design and technical requirements, this centering ring can be integrally molded directly onto the housing-like cover 20 of the electromagnet 2 or as an additional component, for example in the form of a metallic ring or a metallic base plate with a molded-on ring during the injection molding of the plastic cover Appropriate anchorages must be firmly connected to the plastic cover. Such a base plate is always of interest if the direct contact area between the cylinder head of the Internal combustion engine and with additional elements arranged in the inner region of the electromagnetic actuator, for example a hydraulic valve lash adjuster, a connection, for example in the form of a feed channel for introducing a pressure medium, or a drainage for leakage quantities is to be provided.
Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist der Distanzrahmen 3 als gesondertes Bauteil vorgesehen, das aus einem nicht magnetischen Metall, beispielsweise Aluminium oder auch aus Kunststoff hergestellt sein kann. Dieser Distanzrahmen 3 ist dann über die vorstehend beschriebenen Spannmittel zwischen den beiden gegeneinander verspannten Elektromagneten 1 und 2 eingespannt. Bei der Verwendung des Aktuators für einen Kolbenverdichter ist jeweils die Anlagefläche am Elektromagneten 1 und am Elektromagneten 2 mit einer Dichtung versehen, um den Bewegungsraum 3.1 gegenüber der Umgebung abzudichten.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the spacer frame 3 is provided as a separate component which can be made of a non-magnetic metal, for example aluminum or also of plastic. This spacer frame 3 is then clamped between the two electromagnets 1 and 2 braced against one another by the clamping means described above. When using the actuator for a piston compressor, the contact surface on the electromagnet 1 and on the electromagnet 2 is provided with a seal in order to seal the movement space 3.1 from the environment.
In Fig. 3 ist eine perspektivische Aufsicht auf einen Elektromagneten dargestellt. Diese Aufsicht läßt erkennen, daß der im wesentlichen rechteckige Distanzrahmen 3 an seinen Schmalseiten dickwandig ausgebildet und mit Durchgangsöffnungen 26 für Spannschrauben versehen, über die die beiden Elek- tromagneten 1 und 2 in der in Fig. 1 gezeigten Weise fest miteinander verbunden sind. Demgegenüber sind die Längsränder 3.2 des Distanzrahmens 3 dünnwandig ausgebildet, liegen aber unmittelbar am Außenrand auf der Polflächen 4 der beiden Jochkörper 16 auf, so daß die quer zur Längserstreckung ver- laufenden Einzelbleche der Jochkörper über den Distanzrahmen3 shows a perspective top view of an electromagnet. This supervision reveals that the essentially rectangular spacer frame 3 is thick-walled on its narrow sides and provided with through openings 26 for tensioning screws, via which the two electromagnets 1 and 2 are firmly connected to one another in the manner shown in FIG. 1. In contrast, the longitudinal edges 3.2 of the spacer frame 3 are thin-walled, but lie directly on the outer edge on the pole faces 4 of the two yoke bodies 16, so that the individual sheets of the yoke body extending transversely to the longitudinal extent over the spacer frame
3 abgestützt und verspannt sind.3 are supported and braced.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der Distanzrahmen nicht als gesondertes Bauteil vorgesehen, sondern aus Kunststoff hergestellt und stoffschlüssig mit der gehäuseartigen Kunststoffabdeckung des Jochkörpers 16 verbunden, so daß der Montageaufwand zur Herstellung eines Aktuators gem. Fig. 1 lediglich ein Elektromagnet mit angeformtem Di- stanzrahmen und einen Elektromagnet ohne angeformten Distanzrahmen zusammenzufügen sind. Auch hier ist es möglich, durch entsprechende Einlegeteile aus Metall die dünnwandigen Längs- wandbereiche 3.2 des Distanzrahmens 3 zu versteifen, um hier eine höhere Festigkeit zu erzielen, da über den Distanzrahmen die abgedeckten Kantenbereiche des Jochkörpers 16 durch gegenseitiges Verspannen fixiert werden sollen. Die Anordnung eines Distanzrahmens ist nicht auf elektromagnetische Aktuatoren beschränkt, die aus Elektromagneten mit einer Kunst- stoffabdeckung zusammengesetzt sind. Die besonderen Vorteile eines derartigen Distanzrahmens ergeben sich auch für einen elektromagnetischen Aktuator, bei dem der Jochkörper 16 in ein gesondert vorgefertigtes Gehäuse, beispielsweise ein aus Aluminium gefertigtes Gehäuse in einem gesonderten Montage- Vorgang eingesetzt wird. Die Spule 17 wird in einem gesonderten Arbeitsgang mit einem Kunststoff vergossen bzw. umspritzt und in den Ausnehmungen 19 fixiert.In the embodiment shown in Fig. 3, the spacer frame is not provided as a separate component, but made of plastic and integrally connected to the housing-like plastic cover of the yoke body 16, so that the assembly effort for producing an actuator acc. 1 only an electromagnet with a molded di- Punching frame and an electromagnet are to be assembled without a molded spacer frame. Here, too, it is possible to stiffen the thin-walled longitudinal wall regions 3.2 of the spacer frame 3 by means of corresponding metal inserts in order to achieve greater strength here, since the covered edge regions of the yoke body 16 are to be fixed by mutual tensioning via the spacer frame. The arrangement of a spacer frame is not limited to electromagnetic actuators which are composed of electromagnets with a plastic cover. The particular advantages of such a spacer frame also result for an electromagnetic actuator, in which the yoke body 16 is inserted into a separately prefabricated housing, for example a housing made of aluminum, in a separate assembly process. The coil 17 is cast or extrusion-coated with a plastic in a separate operation and fixed in the recesses 19.
Bei dieser Ausführungsform kann der Anker auch länger als das Blechpaket des Jochkörpers 16 ausgebildet sein und sowohl in seiner Breite als auch in seiner Länge bis dicht an die Innenwandung des Distanzrahmens 3 heranreichen. Durch eine entsprechende Konturierung der jeweils auf dem Jochkörper und den anschließenden Flächen des Gehäuseteils aufliegenden Rän- dern besteht hier auch die Möglichkeit, eine pneumatische Auftreffdämpfung zu schaffen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß ein in den Bewegungsraum ragender Ansatz 25 vorgesehen wird, dessen lichte Innenabmessungen nur geringfügig größer sind, als die Außenabmessungen des Ankers 5, so daß im unmittelbaren Näherungsbereich jeweils an eine Polfläche 4 die zwischen der Polfläche einerseits und der zugekehrten Ankerfläche andererseits befindliche Luft durch einen definierten Spalt herausgepreßt wird, bevor der Anker endlich an der Polfläche zur Anlage kommen kann.In this embodiment, the armature can also be longer than the laminated core of the yoke body 16 and can reach both in width and in length up to the inner wall of the spacer frame 3. Appropriate contouring of the edges resting on the yoke body and the adjoining surfaces of the housing part also makes it possible to create pneumatic impact damping. This can be done, for example, by providing a projection 25 projecting into the movement space, the clear internal dimensions of which are only slightly larger than the external dimensions of the armature 5, so that in the immediate vicinity of a pole face 4, the one between the pole face on the one hand and the facing face Air on the armature surface, on the other hand, is forced out through a defined gap before the armature can finally come into contact with the pole surface.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, wird die Führung 7 bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Führungshülse 14, beispielsweise aus Metall gebildet, in die zwei Gleithülsen 15 für den Führungsbolzen 6.1 bzw. 6.2 reibschlüssig eingepreßt sind. Die Gleithülsen 15 bestehen hierbei aus einem mit Schmiermittel getränkten Sintermaterial. Diese aus Führungshülse 14 und Gleitkörper 15 gebildete Füh- rung 7 ist in eine entsprechend bemessene zentrale Bohrung 7.1 im Jochkörper 16 (Fig. 3) eingeklebt. Der Außendurchmesser der Führungshülse 14 einerseits und der Innendurchmesser der Bohrung 7.1 andererseits sind hierbei so bemessen, daß beim Einfügen der Führungshülse 7 keine Pressung vorhanden ist, um so ein Auseinandertreiben des durch ein Blechpaket gebildeten Jochkörper 16 zu vermeiden.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the guide 7 in the exemplary embodiment shown here is formed by a guide sleeve 14, for example made of metal, into the two Sliding sleeves 15 for the guide bolts 6.1 and 6.2 are pressed in frictionally. The sliding sleeves 15 consist of a sintered material soaked with lubricant. This guide 7, formed from the guide sleeve 14 and sliding body 15, is glued into a correspondingly dimensioned central bore 7.1 in the yoke body 16 (FIG. 3). The outside diameter of the guide sleeve 14 on the one hand and the inside diameter of the bore 7.1 on the other hand are dimensioned in such a way that no pressure is present when the guide sleeve 7 is inserted, in order to prevent the yoke body 16 formed by a laminated core from being driven apart.
Die Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen Führung 7 und ihre Verbindung mit dem Jochkörper ist ebenfalls nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform eines kunststoffummantelten Elektromagneten beschränkt. Auch diese Führung ist anwendbar bei Elektromagneten, bei denen statt einer gehäuseartigen Abdeckung 20 aus Kunststoff ein gesondertes Gehäuse aus einem anderen Werkstoff, beispielsweise aus Alumi- niu vorgesehen ist. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform ist jedoch für Elektromagneten mit einer gehäuseartigen Abdeckung 20 aus Kunststoff deshalb besonders vorteilhaft, weil der "nackte" und somit fettfreie Jochkörper zunächst mit Kunststoff umspritzt werden kann und anschließend die Füh- rungshülse eingeklebt werden kann. The design of the guide 7 described above and its connection to the yoke body is also not limited to the embodiment of a plastic-coated electromagnet described above. This guide is also applicable to electromagnets in which a separate housing made of another material, for example made of aluminum, is provided instead of a housing-like cover 20 made of plastic. However, the embodiment described above is particularly advantageous for electromagnets with a housing-like cover 20 made of plastic, because the “bare” and thus fat-free yoke body can first be encapsulated with plastic and the guide sleeve can then be glued in place.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Elektromagnet für einen elektromagnetischen Aktuator mit einem Anker (5) zur Betätigung eines Stellgliedes, der einen Jochkörper (16) mit einer Polfläche (4) und einer senkrecht zur Polfläche (4) ausgerichteten Führung (7) für einen Führungsbolzen (6) aufweist, und mit nutförmigen Ausnehmungen (19) in der Polfläche (4), in die eine Spule (17) eingelegt ist, sowie mit einer gehäuseartigen Abdeckung (20) aus einem Kunststoff, der zumindest einen Teil er Außenfläche des Jochkörpers (16) umhüllend abdeckt.1. Electromagnet for an electromagnetic actuator with an armature (5) for actuating an actuator which has a yoke body (16) with a pole face (4) and a guide (7) for a guide pin (6) oriented perpendicular to the pole face (4) , and with groove-shaped recesses (19) in the pole face (4), into which a coil (17) is inserted, and with a housing-like cover (20) made of plastic, which covers at least part of the outer surface of the yoke body (16) .
2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff der gehäuseartigen Abdeckung (20) auch die in die Ausnehmungen (19) des Jochkörpers (16) eingelegte Spule (17) mit abdeckt und fixiert, wobei die Abdeckung der Außenfläche des Jochkörpers (16) und die Abdeckung der Spule (17) in Teilbereichen stoffschlüssig miteinander verbunden sind.2. Electromagnet according to claim 1, characterized in that the plastic of the housing-like cover (20) also covers and fixes the coil (17) inserted into the recesses (19) of the yoke body (16), the cover covering the outer surface of the yoke body ( 16) and the cover of the coil (17) are connected to one another in partial areas.
3. Elektromagnet für einen elektromagnetischen Aktuator, mit einem Anker (5) zur Betätigung eines Stellgliedes, der einen Jochkörper (16) mit einer Polfläche (4) und eine Ausnehmung3. Electromagnet for an electromagnetic actuator, with an armature (5) for actuating an actuator, which has a yoke body (16) with a pole face (4) and a recess
(19) in der Polfläche aufweist, in die eine Spule (17) eingelegt ist, wobei der Jochkörper (16) von einem Gehäuse (20) umfaßt ist, insbesondere Elektromagnet nach dem Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (17) in den Ausnehmungen (19) durch einen spritzfähigen Duroplasten abgedeckt und fixiert ist.(19) in the pole face into which a coil (17) is inserted, the yoke body (16) being surrounded by a housing (20), in particular an electromagnet according to claims 1 or 2, characterized in that the coil (17 ) is covered and fixed in the recesses (19) by an injectable thermoset.
4. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (21) des die Spule (17) in den Ausnehmungen (19) abdeckenden Kunststoffes um ein vorgegebenes Maß unter der Ebene der Polfläche (4) liegt.4. Electromagnet according to one of claims 1 to 3, characterized in that the surface (21) of the coil (17) in the recesses (19) covering plastic by a predetermined amount lies below the plane of the pole face (4).
5. Elektromagnet, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäuseartigen Abdeckung5. Electromagnet, in particular according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing-like cover
(20) ein die Polfläche (4) überragender, im Bereich ihres Au- ßenumfanges umlaufender Distanzrahmen (3) zugeordnet ist. (20) is assigned a spacer frame (3) which projects beyond the pole face (4) and runs in the area of its outer circumference.
6. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine mit der Spule (17) verbundene Kontaktarmatur (22) vorgesehen ist, die stoffschlüs- sig in den Kunststoff der gehäuseartigen Abdeckung (20) eingebettet ist.6. Electromagnet according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one with the coil (17) connected contact armature (22) is provided, which is cohesively embedded in the plastic of the housing-like cover (20).
7. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite der gehäuseartigen Ab- deckung (20) wenigstens ein Anschlußelement (23, 24, 25) angeformt und/oder eingeformt ist.7. Electromagnet according to one of claims 1 to 6, characterized in that on the outside of the housing-like cover (20) at least one connecting element (23, 24, 25) is molded and / or molded.
8. Elektromagnet für einen elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Stellgliedes in Form eines Gaswechselventils an einem Kolbenverdichter, der einen Jochkörper (16) mit einer Polfläche (4) und Ausnehmungen (19) in der Polfläche (4) aufweist, in die eine Spule (17) eingelegt ist, insbesondere Elektromagnet nach dem Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter der Spule (17) aus Alu- minium besteht.8. Electromagnet for an electromagnetic actuator for actuating an actuator in the form of a gas exchange valve on a piston compressor, which has a yoke body (16) with a pole face (4) and recesses (19) in the pole face (4) into which a coil (17 ) is inserted, in particular an electromagnet according to claims 1 to 7, characterized in that the electrical conductor of the coil (17) consists of aluminum.
9. Elektromagnet nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter der Spule (18) durch einen Folienstreifen aus Aluminium gebildet wird.9. Electromagnet according to claim 8, characterized in that the electrical conductor of the coil (18) is formed by a foil strip made of aluminum.
10. Elektromagnet, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (7) durch eine Führungshülse (14) gebildet wird, die wenigstens eine eingepreßte Gleithülse (15) für den Führungsbolzen (6) aufweist und die in eine Aufnahmebohrung (7.1) im Jochkörper (16) fixiert, vorzugsweise eingeklebt ist. 10. Electromagnet, in particular according to one of claims 1 to 9, characterized in that the guide (7) is formed by a guide sleeve (14) which has at least one pressed-in sliding sleeve (15) for the guide pin (6) and which in one Receiving hole (7.1) in the yoke body (16) fixed, preferably glued.
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