DE3341625C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromagneten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem derartigen Elektromagneten, wie er in dem DE-GM 18 25 869 gezeigt ist, weist ein Magnetjoch an seinen axialen Enden jeweils ein Jochstirnteil, das einen mit einem Tauch­ anker zusammenwirkenden Endpol bildet, und einen axial zwi­ schen den Jochstirnteilen angeordneten, ringförmigen Mit­ telpol sowie den Mittelpol und die Jochstirnteile miteinan­ der verbindende Jochteile auf. Dieser Aufbau wird durch einen u-förmigen, sich in Längsrichtung erstreckenden Bügel zusammengehalten, indem die Bauteile gegeneinander gespannt sind. Die axialen Abmessungen, insbesondere der Abstand zwischen den Endpolen, sind auf diese Weise durch die Maße und Abmaße einer Vielzahl von Bauteilen bestimmt, wodurch sie einer großen Streuung unterliegen. Dadurch ist es schwierig, die Magnetpol-Positionen präzise festzulegen bzw. einzuhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Elek­ tromagneten der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ange­ gebenen Art auf einfache Weise Maßabweichungen des Magnet­ jochs in axialer Richtung zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Da die axialen Abmessungen, insbesondere der Abstand zwi­ schen den Endpolen, erfindungsgemäß nur im wesentlichen von einem Bauteil, d. h. einem Hauptjochteil, bestimmt sind, weichen sie in verringertem Maße von einem gewünschten Sollwert ab bzw. unterliegen einer nur geringen Streuung. Die Ausbildung zweier Hauptjochteile, die mittels einer Fe­ dervorrichtung gegeneinander gespannt sind, ermöglicht da­ bei eine einfache Montage des Elektromagneten bei gleich­ zeitiger präziser Festlegung der Position der Magnetpole.

Aus dem DE-GM 17 88 544 ist es bekannt, Bauteile bei Dros­ selspulen, Transformatoren u. ä. mittels einer Feder gegen­ einander zu spannen. Allerdings ist dieser Druckschrift kein Hinweis zur erfindungsgemäßen Lösung hinsichtlich der Verringerung von Maßabweichungen eines Magnetjochs in axi­ aler Richtung zu entnehmen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Elektromagneten sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1a einen Längsschnitt eines Elektromagneten,

Fig. 1b eine Seitenansicht des in Fig. 1a gezeigten Elektromagneten,

Fig. 1c eine Ansicht der anderen Seite des in Fig. 1a gezeigten Elektromagneten und

Fig. 2a, 2b und 2c auseinandergezogene perspektivische Ansichten von Bautei­ len des Elektromagneten nach Fig. 1a.

Der in den Figuren darge­ stellte Elektromagnet ist für den Einsatz als Stellvor­ richtung für das automatische Verriegeln und Entriegeln einer Fahrzeugtür ausgelegt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1a hat ein Schaft 4 Ringnuten 4 ₁ und 4 ₂, die unter axialem Abstand an einander entgegen­ gesetzten Seiten eines Tauchankertragabschnittes 4 ₃ ausgebildet sind. Der Schaft 4 weist den Tauchankertragabschnitt 4 ₃ und Abschnitte 4 ₄ und 4 ₅ auf, die durch die Ringnuten 4 ₁ und 4 ₂ begrenzt sind und die den gleichen Durchmesser haben, welcher größer als derjenige der Ringnuten 4 ₁ und 4 ₂ ist. In die Ringnuten 4 ₁ und 4 ₂ werden jeweils Scheiben 7 und 8 aus verhältnismäßig hartem Gummi eingesetzt. In dem freien bzw. entspannten Zustand der Scheiben 7 und 8 vor dem Aufsetzen auf den Schaft 4 ist der Durchmesser von Durchgangsöffnun­ gen in den Scheiben 7 und 8 kleiner als derjenige der Schaftabschnitte 4 ₃, 4 ₄ und 4 ₅ und im wesentlichen gleich dem der Ringnuten 4 ₁ und 4 ₂ oder geringfügig klei­ ner als dieser.

Für den Zusammenbau wird der Schaft 4 durch die Durchgangs­ öffnung der Scheibe 8 gezwängt, bis diese in die Ringnut 4 ₂ greift. Dann wird der Schaft 4 aufeinanderfolgend durch Mittelöffnungen eines Tauchkerns 3, eines Permanentmagneten 1, der beispielsweise aus magnetischem Edelerden-Material besteht, eines Tauchkerns 2 und der Scheibe 7 in der genannten Reihenfolge hindurchgeführt. Die Scheibe 7 wird fest gegen den Tauchkern 2 gedrückt, bis sie in die Ringnut 4 ₁ greift. Auf diese Weise wird ein zusammengesetzter Tauchanker gemäß der Darstellung in den Fig. 1a und 2a gebildet. Bei dem dar­ gestellten Ausführungsbeispiel hat der Tauchankertragabschnitt 4 ₃ eine axiale Länge, die geringfügig kleiner als die Gesamt­ dicke des Tauchkerns 3, des Permanentmagneten 1 und des Tauchkerns 2 ist, während die Scheiben 7 und 8 eine Dicke haben, die gleich der Breite der Ringnuten 4 ₁ und 4 ₂ ist. Infolgedessen werden bei dem Zusammenbau des Tauchankers gemäß der Darstellung in den Fig. 1a und 2a die Scheiben 7 und 8 durch die Tauchkerne 2 und 3 zusammengepreßt, wodurch der Permanentmagnet 1 und die Tauchkerne 2 und 3 gegen Wackelbe­ wegung relativ zu dem Schaft 4 gesichert sind bzw. fest zusammengehalten wer­ den.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1a erstreckt sich der Schaft 4 axial durch ein Paar axial beabstandeter becherförmiger Jochstirnteile 13 und 14, welche miteinander mittels eines Paars von Hauptjochteilen 17 und 18 verbunden sind (siehe auch Fig. 2b). Die Hauptjochteile 17 und 18 haben ge­ mäß der Darstellung in Fig. 2b mittige, quer verlaufende Langlöcher bzw. Schlitze 17 ₁ bzw. 18 ₁, in welche gemäß der Darstellung in Fig. 1a diametral einander gegenüberliegende Vorsprünge einer Mittelplatte bzw. eines Mittelpols 15 eingeführt werden. Gemäß der Darstellung in Fig. 2b haben die Haupt­ jochteile 17 und 18 an ihren einander gegenüberliegenden Enden jeweils Haltefinger 17 ₂ und 17 ₃ bzw. 18 ₂ und 18 ₃, welche halbkreisförmige Öffnungen bilden. Die Haltefinger 17 ₂ und 17 ₃ sowie 18 ₂ und 18 ₃ werden in Ringnuten einge­ setzt (Fig. 1a und 2a), die in den Außenumfangsflächen der Jochstirnteile 13 bzw. 14 ausgebildet sind. Dabei werden die Jochstirnteile 13 und 14 einander axial gegen­ überstehend durch die Hauptjochteile 17 und 18 so gehalten, daß die Haltefinger 17 ₂ und 18 ₂ bzw. 17 ₃ und 18 ₃ jeweils an ihren abstehenden Enden gegeneinander gehalten sind. Die Haltefinger 17 ₂ und 18 ₂ sowie 17 ₃ und 18 ₃ bilden dann kreisförmige Öffnungen, in welchen die Ringnuten der Joch­ stirnteile 13 bzw. 14 liegen. Im einzelnen werden die Halte­ finger 17 ₂ und 18 ₂ in der Ringnut in dem Jochstirnteil 13 aufgenommen, während die Haltefinger 17 ₃ und 18 ₃ in der Ringnut in dem Jochstirnteil 14 aufgenommen werden. Die Jochstirnteile 13 und 14 werden daher in einem gegenseitigen vorbestimmten Axialabstand gehalten.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1a ist eine erste elektrische Wicklung 9 radial außerhalb um das Jochstirnteil 13 herum angeordnet und axial zwischen den Haltefingern 17 ₂ und 18 ₂ und dem Mittelpol 15 aufgenommen, während gleichermaßen eine zweite elektrische Wicklung 10 radial außerhalb um das Jochstirnteil 14 herum angeordnet und axial zwischen den Haltefingern 17 ₃ und 18 ₃ einerseits und dem Mittelpol 15 anderereits aufgenommen ist. Es ist darauf hinzu­ weisen, daß keine Spulenkörper zum Tragen der Wicklungen 9 und 10 vorhanden sind.

Die elektrischen Wicklungen 9 und 10 sind in der Fig. 2b gezeigt. Jede der Wicklungen 9 und 10 wird dadurch herge­ stellt, daß ein mit einem warmschmelzenden Isolierharz beschich­ teter isolierter Draht um einen mit einem Ablösemittel be­ schichteten Wickelkern gewickelt wird, der aufgewickelte Draht erwärmt wird und nach dem Kühlen der aufgewickelte Draht abgenommen wird. Unter normalen Bedingungen behal­ ten die Wicklungen 9 und 10 ihre Gestalt gemäß der Darstel­ lung in Fig. 2b bei.

Für den Zusammenbau werden die becherförmigen Jochstirntei­ le 13 und 14 jeweils in die Wicklungen 9 und 10 eingeführt, während der Tauchanker in den Mittelpol 15 eingeführt wird, wie es in Fig. 2a gezeigt ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 1a wird der Schaft 4 des Tauchankers durch die Jochstirnteile 13 und 14 mit den aufgesetzten Wicklungen 9 und 10 hindurchgeführt. Einer der Vorsprünge des Mittelpols 15 wird in den Schlitz 17 ₁ des Hauptjochteils 17 eingesetzt, während der andere Vorsprung in den Schlitz 18 ₁ des Hauptjochteils 18 eingesetzt wird. Dann werden die Haltefinger 17 ₂ und 18 ₂ sowie 17 ₃ und 18 ₃ der Hauptjochteile 17 bzw. 18 in die Ringnuten der Jochstirnteile 13 bzw. 14 eingesetzt. Auf diese Weise werden der Tauchanker, die Jochstirnteile 13 und 14, der Mittelpol 15, die Wicklungen 9 und 10 und die Hauptjochteile 17 und 18 zu einer Ein­ heit zusammengebaut.

Diese Einheit sowie eine Blatt­ feder 19 (Fig. 1a und 2b) werden in ein in Fig. 2a gezeigtes Gehäuse 23 aus Kunstharz eingeführt. Das Gehäuse 23 hat einen Innenraum 23 ₁, der die Einheit aufnimmt, und ferner eine Öffnung 23 ₂ (Fig. 1a) mit verhältnismäßig großem Durchmesser, durch die der Schaft 4 hindurchragt und die durch einen axialen zylindrischen Flansch 23 ₃ begrenzt ist.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2b ist die Blattfeder 19 in ihrem entspannten Zustand gewölbt, schmal und langgestreckt und hat an ihrem einen Ende zwei abgebogene Teile 19 ₁ und 19 ₂. Die Blattfeder 19 hat in ihrem entspannten Zustand eine Breite, die kleiner als diejenige eines Rückenteils des Hauptjochteils 17 ist.

Der Innenraum 23 des Gehäuses 23 ist so geformt, daß er die gesamte Einheit sowie die Blatt­ feder 19 in ihrer etwas abgeflachten Form aufnimmt. Für den Einbau der Einheit in das Gehäuse 23 wird die Blattfeder 19 auf den (in Fig. 2b nach oben gerichteten) Rückenteil des Hauptjochteils 17 längs desselben aufgelegt, wobei die abgebogenen Teile 19 ₁ und 19 ₂ gegen die äußere Seitenfläche der Haltefinger 17 ₃ gehalten werden. Dann werden die Einheit und die Blattfeder 19 mit den Haltefingern 17 ₃ und 18 ₃ sowie den ausgerichteten abgebogenen Teilen 19 ₁ und 19 ₂ vor­ an in den Innenraum 23 ₁ eingeschoben. Während dieses Ein­ schiebens der Blattfeder 19 wird diese zwangsweise abge­ flacht. Nachdem die Blattfeder 19 gemäß der Darstellung in Fig. 1a eingeschoben worden ist, drückt sie durch ihre Fe­ derkraft das Hauptjochteil 17 gegen das Hauptjochteil 18 hin.

Der Innenraum 23 ₁ des Gehäuses 23 wird durch einen Deckel 24 aus Kunstharz abgeschlossen, an dem einstückig eine her­ ausragende, im wesentlichen zylindrische Wand 24 ₁ für die Aufnahme des becherförmigen Jochstirnteils 13 angeformt ist. Die herausstehende Wand 24 ₁ ist aufgeteilt, um einen Raum zu bilden, der eine bewegbare Schalterplatte 20 und eine feste Schalterplatte 22 aufnimmt und das Bewegen der beweg­ baren Schalterplatte 20 in dem Raum zuläßt. An der beweg­ baren Schalterplatte 20 ist ein Gummiteil 21 befestigt, das so angeordnet ist, daß es von einem Ende (dem linken Ende gemäß der Darstellung in Fig. 1a) des Schafts 4 angestoßen wird. Gemäß der Darstellung in Fig. 1a sind die Schalter­ platten 20 und 22 in dem Deckel 24 festgelegt, welcher in Fig. 2a gezeigt ist.

Nachdem die Einheit und die Blattfeder 19 gemäß der vorstehenden Be­ schreibung in das Gehäuse 23 eingesetzt worden sind, werden Zuleitungsdrähte für die Wicklungen 9 und 10 durch Zuleitungs-Löcher 24 ₄ und 24 ₅ des Deckels 24 gezogen, wonach dann der Deckel 24 mittels Schrauben 25 bis 27 an dem Gehäuse 23 befestigt wird. Vor dem Befestigen des Deckels 24 an dem Gehäuse 23 werden an dem Deckel 24 die Schal­ terplatten 20 und 22 angebracht und an den Schalterplatten 20 und 22 werden Zuleitungsdrähte angeschlossen und über Zuleitungs­ löcher 24 ₂ und 24 ₃ aus dem Deckel 24 herausgeführt. Die mit den Wicklungen 9 und 10 und den Schalterplatten 20 und 22 verbundenen Zuleitungsdrähte werden in einen Zuleitungs­ halter 24 ₆ an dem Deckel 24 gemäß der Darstellung in Fig. 1b eingesetzt.

Die Schalterplatten 20 und 22 dienen dazu, den Betriebszu­ stand des Elektromagneten zu bestimmen. Wenn der Tauchanker in einer (gemäß der Darstellung in Fig. 1a) linken Stellung steht, wird das Gummiteil 21 durch das Ende des Schafts 4 nach links geschoben, so daß die Schalterplatte 20 von der Schalterplatte 22 getrennt wird (Ausschaltzustand). Wenn gemäß der Darstellung in Fig. 1a der Schaft 4 von der Schalterplatte 20 in Abstand steht, wird die Schalterplatte 20 durch ihre eigene Federkraft im Uhrzeigersinn zum Kontakt mit der Schalterplatte 22 ver­ schwenkt (Einschaltzustand).

Der zylindrische Flansch 23 ₃ wird in ein Ende einer Gummi­ manschette 25 ₁ eingesetzt. Das rechte Ende des Schafts 4 wird in eine Öffnung im anderen Ende der Gummimanschette 25 ₁ eingeführt. Auf das freiliegende Ende des Schafts 4 wird ein Anschlußteil 26 ₁ fest aufgeschraubt. Auf diese Weise werden die Gummimanschette 25 ₁ und das Anschlußteil 26 ₁ an dem Schaft 4 angebracht.

In der Fig. 1b sind die mit den Wicklungen 9 und 10 ver­ bundenen Zuleitungsdrähte mit 28 und 29 bezeichnet, während die mit den Schalterplatten 20 und 22 verbunden Zuleitungs­ drähte mit 30 und 31 bezeichnet sind.

Die Funktionsweise des auf diese Weise ge­ schaffenen Elektromagneten wird im folgenden näher beschrieben.

Wenn durch an die Wicklungen 9 und 10 angeschlossene Drähte ein Strom fließt, werden die Jochstirnteile 13 und 14 als Endpole beispielsweise zu N-Polen magnetisiert, während der Mittelpol 15 zu einem S-Pol magnetisiert wird. Der Perma­ nentmagnet 1 hat an seiner (gemäß Fig. 1a) linken bzw. rech­ ten Seite einen S-Pol bzw. N-Pol, so daß die Tauchkerne 2 und 3 jeweils als S-Pol bzw. als N-Pol magnetisiert sind. Bei Stromfluß wird der Tauchkern 2 durch die Anziehung an das Jochstirnteil 13 und durch die gleichzeitige Abstoßung durch den Mittelpol 15 axial in der Richtung eines Pfeils B bewegt, während zugleich auch der Tauchkern 3 wegen der Abstoßung durch das Jochstirnteil 14 und die gleichzeitige Anziehung durch den Mittelpol 15 axial in der Richtung des Pfeils B bewegt wird. Dadurch wird der Schaft 4 gleichfalls axial in der Richtung des Pfeils B bewegt, bis die Scheibe 7 gegen das Jochstirnteil 13 stößt. Nachdem der Schaft 4 nach links in Richtung des Pfeils B bewegt worden ist, wird den Wicklungen 9 und 10 Strom in Gegen­ richtung zugeleitet, wodurch die Jochstirnteile 13 und 14 als S-Pole magnetisiert werden, während der Mittelpol 15 als N-Pol magnetisiert wird. Der Schaft 4 wird dadurch axial nach rechts in Gegenrichtung zum Pfeil B bewegt, bis er die in Fig. 1a gezeigte Lage erreicht.

Die Tauchkerne 2 und 3 werden durch die an dem Schaft 4 angreifenden Scheiben 7 und 8 in ihrer Lage gehalten, ohne daß durch Maßab­ weichungen der Tauchkerne 2 und 3 und des Permanentmagneten 1 eine Wackelbewegung entstehen könnte. Die Tauchkerne 2 und 3 und der Permanentmagnet 1 können dabei in einfacher Weise mit dem Schaft 4 verbunden werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das eine Hauptjochteil 17 durch die Blattfeder 19 so beaufschlagt, daß die Jochstirnteile 13 und 14 gegen den anderen Hauptjochteil 18 gedrückt werden. Die Blattfeder 19 kann jedoch weggelassen werden und die Hauptjochteile 17 und 18 sowie die Jochstirnteile 13 und 14 können so bemessen werden, daß sie engpassend in das Gehäuse 23 eingesetzt werden können. Bei dieser alternativen Ausführung sollte das Gehäuse 23 vorzugsweise aus einem etwas elastischen oder flexiblen Kunststoff bestehen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hat zwar der Elektromagnet einen Mittelpol 15 und einen Permanentmagneten 1, jedoch ist die erfindungsgemäße Gestaltung gleichermaßen bei Elektromagneten anwendbar, die keinen Mittelpol oder keinen Permanentmagneten haben.

Claims (5)

1. Elektromagnet, mit
einem Gehäuse,
einem linear in Axialrichtung des Gehäuses bewegbaren Tauchanker,
zwei im Gehäuse angeordneten elektrischen Wicklungen zum Erzeugen eines Magnetflusses in Bewegungsrichtung des Tauchankers und
einem zylinderförmigen, im Gehäuse angeordneten Magnetjoch, das an seinen axialen Enden jeweils ein Jochstirnteil auf­ weist, welches einen mit dem Tauchanker zusammenwirkenden Endpol bildet, und das ferner einen axial zwischen den Jochstirnteilen angeordneten, ringförmigen Mittelpol sowie den Mittelpol und die Jochstirnteile miteinander verbin­ dende Jochteile aufweist,
wobei jeweils axial zwischen einem der Jochstirnteile und dem Mittelpol eine der Wicklungen angeordnet ist und eine Verbindung der Jochteile mit den Jochstirnteilen und dem Mittelpol über sich senkrecht zur Gehäuseachse erstreckende Vorsprünge und damit korrespondierende Aussparungen er­ folgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß als die den Mittelpol (15) und die Jochstirnteile (13, 14) verbindenden Jochteile zwei Hauptjochteile (17, 18) vorgesehen sind, von denen jedes sich von dem einen Joch­ stirnteil (13 bzw. 14) zu dem anderen Jochstirnteil (14 bzw. 13) erstreckt und die durch eine Ebene voneinander ge­ trennt sind, welche die Gehäuseachse enthält, und
daß eine Federvorrichtung (19; 23) vorgesehen ist, die sich am Gehäuse (23) abstützt und die beiden Hauptjochteile (17, 18) senkrecht bezüglich der Gehäuseachse zueinander drückt, so daß diese in Eingriff mit dem Mittelpol (15) sowie den Jochstirnteilen (13, 14) gehalten sind.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorrichtung aus einer zwischen der Außenober­ fläche eines der Hauptjochteile (17, 18) und der gegenüber­ liegenden Innenwand des Gehäuses (23) angeordneten Blattfe­ der (19) besteht.

3. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hauptjochteile (17, 18) Haltefinger (17 ₂, 17 ₃, 18 ₂, 18 ₃) aufweisen, die an den Enden der Hauptjoch­ teile (17, 18) senkrecht zur Gehäuseachse angeordnet sind und teilkreisförmige Öffnungen begrenzen, mit deren innerem Rand die Haltefinger (17 ₂, 17 ₃, 18 ₂, 18 ₃) in an den Joch­ stirnteilen (13, 14) ausgebildete Ringnuten eingreifen.

4. Elektromagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefinger (17 ₂, 17 ₃, 18 ₂, 18 ₃) halbkreisförmige Öffnungen begrenzen.

5. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpol (15) Vorsprünge aufweist, die in an den Hauptjochteilen (17, 18) ausgebildete korre­ spondierende Schlitze (17 ₁, 18 ₁) eingreifen.